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Apr 05, 2024

Endoscopia polarimétrica cirúrgica para detecção de câncer de laringe

Nature Biomedical Engineering (2023)Cite este artigo 1893 Acessos 18 Detalhes da Altmetric Metrics Uma correção do editor para este artigo foi publicada em 08 de junho de 2023 Este artigo foi atualizado O

Engenharia Biomédica da Natureza (2023)Cite este artigo

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Uma correção do editor para este artigo foi publicada em 8 de junho de 2023

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O padrão de atendimento para a detecção de patologias laríngeas envolve distinguir lesões suspeitas do tecido saudável circundante por meio de contrastes de cor e textura capturados por endoscopia de luz branca. No entanto, a técnica é insuficientemente sensível e, portanto, leva a taxas insatisfatórias de falsos negativos. Aqui mostramos que as lesões laríngeas podem ser melhor detectadas em tempo real, aproveitando as diferenças nas propriedades de polarização da luz do câncer e dos tecidos saudáveis. Ao medir as diferenças no retardo da luz polarizada e na despolarização, a técnica, que chamamos de 'endoscopia polarimétrica cirúrgica' (SPE), gera um contraste de cerca de uma ordem de magnitude maior do que a endoscopia de luz branca e, portanto, permite uma melhor discriminação de lesões cancerígenas, como mostramos com pacientes com diagnóstico de carcinoma espinocelular. A imagem polarimétrica de fatias excisadas e coradas de tecido laríngeo indicou que as alterações no retardo da luz polarizada podem ser amplamente atribuídas às características arquitetônicas do tecido. Também avaliamos a SPE para auxiliar a cirurgia transoral a laser de rotina para a remoção de uma lesão cancerosa, indicando que a SPE pode complementar a endoscopia com luz branca para a detecção de câncer de laringe.

O câncer de laringe é uma das neoplasias malignas mais comuns do trato aerodigestivo superior1. Procedimentos minimamente invasivos, incluindo biópsia incisional endoscópica e cirurgia transoral, são amplamente utilizados para diagnóstico e intervenção do câncer de laringe, respectivamente. A endoscopia cirúrgica desempenha um papel fundamental, permitindo que os cirurgiões inspecionem detalhadamente áreas suspeitas sem ter que abrir e expor invasivamente a laringe, e também decidir onde fazer a biópsia para exame histopatológico ou onde ressecar na intervenção cirúrgica. O tratamento padrão é a endoscopia de luz branca de alta definição (WLE), uma técnica de imagem óptica de campo amplo que usa iluminação de luz branca e imagens de câmera colorida vermelha/verde/azul (RGB) do tecido da laringe por meio de um endoscópio cirúrgico, recriando de perto o que seria visto a olho nu. Os cirurgiões contam com o contraste de cor e textura WLE para diferenciar lesões laríngeas suspeitas do tecido normal circundante e então realizar a operação. Infelizmente, as lesões tumorais - especialmente aquelas nos estágios pré-cancerígenos e precoces - podem nem sempre apresentar diferenças perceptíveis de cor ou textura, enquanto regiões de tecido com cor ou textura anormal podem nem sempre estar associadas ao câncer, levando a uma sensibilidade insatisfatória (como baixa de 51,1%) e taxa de erros2,3,4,5. As limitações da WLE resultam na seleção inadequada de alvos de biópsia ou ressecção subtotal/desnecessária, afetando negativamente a taxa de sobrevivência ou causando prejuízo funcional adicional ao paciente.

Procedimentos minimamente invasivos para câncer de laringe podem se beneficiar imensamente com a introdução de técnicas complementares de endoscopia cirúrgica que melhoram o contraste associado a patologias no fluxo de trabalho clínico. A técnica ideal forneceria uma solução de imagem em tempo real, de alta definição, de campo amplo e sem rótulo, para auxiliar na detecção rápida do câncer e na orientação cirúrgica clara6. Existem várias técnicas biofotônicas emergentes promissoras, incluindo endomicroscopia confocal de fluorescência e endomicroscopia não linear para visualização de tecido em nível celular7,8,9,10,11, tomografia de coerência óptica endoscópica para identificação de arquitetura de tecido12,13,14,15, 16, espectroscopia endoscópica de dispersão de luz para detecção de morfologia celular 17,18,19 e assim por diante. Eles usam detecção pontual (ao longo da direção lateral) ou geração de imagens dentro de um campo de visão submilimétrico e requerem amostragem ad hoc adicional ou mecanismo de varredura dentro de um sistema de endoscópio para cobrir uma área mais ampla. É um desafio adquirir imagens de alta definição com área de cobertura razoavelmente ampla comparável ao WLE ou a olho nu em tempo real, o que limita a capacidade destas técnicas para detectar cenas cirúrgicas em movimento e deformadas e causa desafios no registo das informações extraídas destas. técnicas com a visão dos cirurgiões sobre tecidos e instrumentos cirúrgicos.