Uma imagem granulada em escala de cinza de um cérebro mudou a ciência e a medicina para sempre.
Meio século atrás, a primeira imagem de TC de um paciente levantou o véu de invisibilidade que cobre o interior do corpo humano, fornecendo aos cientistas uma janela para nossas vísceras como nenhuma outra antes.
Hoje, os médicos só nos Estados Unidos solicitam mais de 80 milhões de exames por ano. A tomografia computadorizada de raios-X, ou TC, é frequentemente a maneira mais rápida de entender o que está causando uma desgraça misteriosa. A tomografia computadorizada pode detectar doenças cardíacas, tumores, coágulos sanguíneos, fraturas, sangramento interno e muito mais. A técnica pode dar aos cirurgiões um alerta sobre o que eles encontrarão dentro de um paciente e orientar o tratamento para o câncer e outras doenças.
“Ele responde a tantas perguntas rapidamente. É por isso que é usado”, diz a física médica Cynthia McCollough, da Mayo Clinic em Rochester, Minnesota.
Uma tomografia computadorizada envolve milhares de medições de raios-X feitas de vários ângulos. Funciona assim: uma fonte de raios-X gira ao redor do corpo, enviando um feixe de radiação através do osso, sangue e tecido, enquanto detectores rotativos medem o feixe que o atravessa.
Diferentes materiais no corpo absorvem os raios X de maneira diferente. O cálcio no osso absorve vigorosamente os raios X, por exemplo, enquanto os tecidos moles absorvem menos. Então, quando os dados coletados pelos detectores são agrupados por um computador, ele pode formar uma visão transversal do que está dentro com base em onde os raios X são mais ou menos absorvidos. Mover a mesa que segura o paciente de modo que o feixe de raios X e os detectores deslizem ao longo do corpo permite reconstruções 3-D de órgãos e outras partes.
Ao longo dos anos, os cientistas aprimoraram continuamente a tecnologia, tornando-a mais rápida e com maior resolução e reduzindo a quantidade de radiação que os pacientes recebem. Essas tomografias aprimoradas pintaram paisagens cada vez mais detalhadas do corpo humano. É difícil não se maravilhar com a beleza do mundo interior que as varreduras trazem à tona.
Aqui está uma retrospectiva de alguns dos principais avanços em tomografias computadorizadas nos últimos 50 anos.
A tomografia computadorizada nasce
Em 1971, o radiologista James Ambrose do Atkinson Morley Hospital em Londres realizou a primeira tomografia computadorizada de um paciente em colaboração com o engenheiro Godfrey Hounsfield, o inventor da tecnologia. Hounsfield trabalhou para a empresa de eletrônicos britânica EMI, mais conhecida por seu papel como gravadora dos Beatles.
A. MAIER ET AL / MEDICAL IMAGING SYSTEMS: UM GUIA INTRODUTÓRIO 2018 (CC BY-ND 4.0)
A digitalização, uma imagem de apenas 80 pixels de largura e 80 pixels de largura, não forneceu muitos detalhes. Mas mostrou o potencial da tecnologia, revelando um tumor no cérebro de uma mulher. Um cirurgião que mais tarde operou o tumor teria se maravilhado com o fato de “ser exatamente igual à imagem”.
Anteriormente, se os médicos quisessem procurar um tumor cerebral, eles injetavam ar na coluna vertebral. Em seguida, eles giraram o paciente para permitir que o ar borbulhasse na área ao redor do cérebro para aumentar o contraste nas imagens de raios-X padrão. O procedimento “doeu pra caramba”, diz McCollough. “Os pacientes vomitavam rotineiramente; foi como uma tortura.” Com a tomografia computadorizada, essa agonia logo se tornou uma coisa do passado.
De qualquer maneira que você corta
No início, os tomógrafos foram projetados para obter imagens apenas do cérebro. Mas os pesquisadores adaptaram rapidamente a tecnologia para obter imagens transversais, ou fatias, em vários pontos ao longo do corpo. Então, no início da década de 1990, foram criados scanners nos quais a fonte de raios X fazia a varredura em uma espiral contínua ao redor do corpo, em vez de fazer cortes transversais individuais. Esse avanço permitiu que um órgão inteiro, como os pulmões, fosse fotografado de uma só vez.
P. ROGALLA, C. KLOETERS E P.A. HEIN / CLÍNICAS RADIOLÓGICAS DA AMÉRICA DO NORTE 2009
Mas a resolução da imagem ao longo do corpo ainda era baixa. Scanners de tomografia computadorizada com várias fileiras de detectores de raios-X resolveram esse problema ao obter imagens de várias fatias do corpo de uma vez ao longo do caminho em espiral.
Os fabricantes de tomógrafos continuaram aumentando o número de detectores, fazendo scanners que podiam capturar mais fatias de uma vez. Quando os detectores atingiram 64 fatias no início de 2000, McCollough diz, “o verdadeiro ‘Uau’ aconteceu.” As varreduras podem ser rápidas, de alta resolução e cobrir uma extensão significativa do corpo, tudo de uma vez. Hoje, os scanners são ainda mais sofisticados, usando até 320 fatias.
Finalmente, a frágil complexidade oculta dentro do corpo humano – desde as intrincadas teias de vasos sanguíneos até as graciosamente ramificadas passagens de ar dos pulmões e a delicada mas robusta estrutura óssea – estava lá para todos verem.
Dobrando
Quando o sogro de McCollough aterrissou na sala de emergência com um pulso dolorido, ele adoeceu por horas enquanto os médicos tentavam descobrir o que havia de errado. Eventualmente, lembra McCollough, ela perguntou: “Não podemos mandá-lo para a CT?”
Graças a uma técnica chamada TC de energia dupla, os médicos foram capazes de identificar o problema. A TC de energia dupla, lançada em 2006, usa dois feixes de raios-X com energias diferentes, em vez de apenas um feixe. Tirar imagens dessa maneira permite que os scanners descubram exatamente quais materiais estão dentro. Diferentes materiais absorvem os raios-X em diferentes quantidades, mas para se concentrar em um tipo específico de material, você quer saber como essa absorção muda conforme a energia dos raios-X muda.
Por exemplo, a TC de dupla energia pode distinguir entre diferentes tipos de cristais que podem se formar nas articulações, causando artrite. Cristais de urato indicam gota e cristais contendo cálcio apontam para pseudogota. Para o sogro de McCollough, a varredura revelou rapidamente a causa de sua dor: pseudogota. Dessa forma, a tomografia computadorizada pode revelar o corpo humano em seu nível mais básico, os materiais que o compõem.
M.A. DESAI ET AL / RADIOGRAPHICS 2011
Conte com isso
Os detectores de raios X em tomografias computadorizadas são o “molho secreto” da tecnologia, diz McCollough, porque os detectores são como as máquinas medem os raios X em primeiro lugar. A maioria dos tomógrafos mede essa radiação indiretamente, primeiro convertendo os raios X em luz visível e, em seguida, convertendo essa luz em um sinal elétrico. Uma nova era da tecnologia de TC está eliminando o intermediário. Em setembro, a Food and Drug Administration dos EUA aprovou o primeiro tomógrafo de “contagem de fótons”.
Os raios X são um tipo de luz de alta energia e, como toda luz, são feitos de partículas chamadas fótons. Scanners de contagem de fótons medem fótons de raios-X individuais. A tecnologia também permite imagens mais nítidas e detalhadas e fornece uma medida das energias dos fótons, que, como a TC de energia dupla, identifica diferentes materiais dentro do corpo.
FUNDAÇÃO DE MAYO PARA EDUCAÇÃO E PESQUISA MÉDICA
Além do corpo (humano)
As tomografias podem ter sido inventadas para a medicina, mas isso não impediu outros pesquisadores de reconhecer a utilidade da tecnologia. Cientistas em áreas como arqueologia, biologia e física aproveitaram a tecnologia para entender melhor tudo, desde restos mumificados (SN: 8/20/20) até como as rachaduras se formam no concreto até a anatomia de animais, como o lagarto monitor sem orelhas (Lanthanotus borneensis) .
EDWARD STANLEY / MUSEU DE HISTÓRIA NATURAL DA FLÓRIDA / UNIV. DA FLORIDA
Esta imagem de L. borneensis vem do Museu de História Natural da Flórida em Gainesville. Os pesquisadores estão fazendo 20.000 conjuntos de dados de CT de espécimes preservados que representam todos os gêneros de vertebrados alojados em coleções de história natural dos EUA para revelar a anatomia interna dos animais. Qualquer pessoa no mundo poderá acessar essas varreduras online.
Os próximos 50 anos
Apesar de todos esses avanços, alguns pesquisadores alertam que o caso de amor dos médicos com a TC foi longe demais, pelo menos nos Estados Unidos, onde os exames são usados com mais frequência do que em muitos outros países. TCs desnecessárias podem ter desvantagens: podem revelar achados não relacionados que parecem preocupantes, mas provavelmente são benignos, o que pode levar a testes adicionais caros e que induzem à ansiedade. Mas as tomografias anteriores também podem ter impactos negativos, retardando o diagnóstico de doenças que se resolvem melhor se tratadas rapidamente.
STEVEN NEEDELL / FONTE DE CIÊNCIA
Não há como negar que, quando garantidas, as tomografias são uma parte crucial do kit de ferramentas médicas. Recentemente, as varreduras têm se destacado por revelar danos aos pulmões causados pelo COVID-19 (SN: 27/4/20). A tecnologia parece destinada a permanecer um esteio da medicina e da ciência nas décadas futuras, continuando a escanear seu caminho em nossos corações, pulmões, cérebros e em todos os outros lugares.
Publicado em 14/12/2021 09h45
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