Nova tecnologia, desenvolvida por pesquisador do ICT/Unifesp, dispensa o uso de substâncias radioativas e salas blindadas, e tem custo mais acessível à rede pública

Mariane Santos

A área da saúde demanda equipamentos de alta tecnologia com uma boa relação custo-benefício. Em contrapartida, técnicas como a radiografia e a cintilografia – indicadas para a identificação de doenças e para estudar parâmetros do trato gastrintestinal – fazem uso de radiação ionizante ou materiais radioativos que, além de caros, podem ser nocivos à saúde, necessitam de pessoal com formação específica e espaço adaptado, limitando o uso a grandes hospitais e instituições de pesquisa. 

Fabiano Paixão, docente do Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT/Unifesp)/Campus São José dos Campos

No entanto, um projeto inovador, desenvolvido por Fabiano Paixão, docente do Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT/Unifesp) - Campus São José dos Campos, promete revolucionar a área de diagnóstico por imagem. A nova tecnologia trata-se de um novo equipamento de tomografia, portátil e de baixo custo, que dispensa o uso de substâncias radioativas, como tecnécio, e salas blindadas, pois utiliza-se da aplicação de um campo magnético de baixa intensidade projetado sobre o órgão a ser analisado. Nesse caso, o contraste – substância introduzida no órgão para a realização do exame – administrado ao paciente é constituído por pó de ferro, sem contra-indicação, uma vez que não é absorvido pelo organismo. Quanto à infraestrutura, é necessário apenas uma sala de consultório.

O projeto de pesquisa, intitulado Uso de Tecnologias para Avaliações de Técnica Biomagnética: Tomógrafo Biomagnético, foi desenvolvido a partir da técnica de Biossusceptometria de Corrente Alternada (BCA) e obteve recursos pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) no valor de cerca de R$ 2,5 milhões.

A BCA (ou BAC, na sigla em inglês) é baseada em uma das propriedades magnéticas dos materiais, a susceptibilidade. A susceptibilidade magnética é uma constante que indica o grau de magnetização de um material em resposta a um campo magnético aplicado (M = χm H, onde M é a magnetização do material, H é o campo magnético aplicado e χm é susceptibilidade magnética). A BAC é composta por um par de bobinas de excitação magnética e por um par de sensores magnéticos ligados gradiometricamente, isto é, de maneira diferencial. Em seu princípio de funcionamento, a BAC aplica um campo magnético alternado, gerado por bobinas de excitação, e mede a resposta desse campo, que é originado pela presença do contraste magnético próximo a seus sensores. 

Uma vez que a detecção do sinal da BAC depende da distância entre o sensor e o contraste magnético, bem como da quantidade de contraste em uma região, as mudanças na sua posição e quantidade durante a contração e o relaxamento gástrico modulam o sinal medido pelos sensores magnéticos. Dessa forma, a contração gástrica e o trânsito gastrintestinal podem ser avaliados pela técnica de maneira segura e não invasiva.

Sistema de 36 canais - BAC e equipamento para funcionamento

Imagens magnéticas geradas pelo software

Tecnologia

O desempenho da nova tecnologia é baseado na resposta gerada pelo contraste (pó de ferro) quando excitado por um campo magnético, gerando um sinal que é medido por uma matriz de sensores que analisa a área desejada e adquire uma imagem magnética. Para isso, Paixão teve o desafio de adaptar vários parâmetros e peças do equipamento convencional de BAC.

Uma das ações foi substituir o sistema de aquisição do sinal que necessitava da utilização de amplificadores lock-in’s, com custo de 5 mil dólares, por uma estrutura eletrônica, com valor estimado em 80 reais. 

Os amplificadores lock-in’s tem a capacidade de extrair um sinal de um ambiente extremamente ruidoso. Dependendo do instrumento, os sinais até um milhão de vezes menores do que os componentes de ruído podem ser detectados de forma confiável. Para seu funcionamento, o amplificador lock-in aplica um sinal alternado e mede a resposta, travando (lock) sua medida na mesma frequência e fase do sinal aplicado. Essa tecnologia foi substituída por um sistema de canais compostos por sensores economicamente mais acessíveis e teve o pedido de patente depositado no Instituto Nacional de Propriedade Intelectual (Inpi).

Além disso, o pesquisador substituiu as bobinas de indução, utilizadas como sensores de fluxo magnético, por sensores magnetorresistivos. Criou-se, também, um projeto com quatro sensores para capturar uma imagem e, na sequência, desenvolveu-se um sistema de 36 canais para medir o trânsito gastrintestinal, que originou o sistema tomográfico. “Construí as estruturas eletrônicas para suporte e funcionamento dos sensores magnetorresistivos e obtive um sistema que captava um sinal muito mais localizado e com capacidade de captar um número maior de informações na mesma área de uma única bobina de indução. Consequentemente, foi possível obter uma imagem magnética.” 

Os sensores magnetorresistivos variam sua resistência elétrica conforme o campo magnético aplicado sobre eles. Esse tipo de sensor apresenta a vantagem de ser extremamente pequeno, quando comparado com as bobinas de indução, e apresenta sensibilidade compatível com a BAC. A pequena dimensão permitiu o desenvolvimento de uma matriz de sensores para a captura de imagens magnéticas com maior resolução espacial, que não poderia ser obtida com o uso das bobinas de indução.

O cientista esclarece ainda que o equipamento não faz imagens tomográficas do órgão, mas do contraste magnético, muito similar à tecnologia aplicada na Medicina Nuclear. 

Paixão explica que começou a estudar o sistema para uso médico em 2002, ainda na graduação, na Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (Unesp) – Campus Botucatu e que prosseguiu no doutorado direto. “A base da tecnologia foi desenvolvida em 2005, com a redução de custos e, a partir daí, a criação de um tomógrafo magnético”, afirma. “Basicamente, a tecnologia estava voltada para o trato gastrintestinal e, com o projeto que temos hoje, podemos aplicar para o rim e o coração, e futuramente para o câncer”.

O tomógrafo está em construção e a expectativa é que daqui a quatro anos esteja disponível no mercado.

As vantagens dessa técnica não estão relacionadas somente à área médica, mas também à veterinária, à farmacêutica (análise e distribuição de drogas in vivo - “drug delivery”) e à pesquisa científica que necessita de experimentos em animais.

Expansão do projeto

A empresa Siemens Healthineers, que corresponde à área de saúde gerida separadamente da Siemens AG, firmou, em novembro de 2016, um acordo de cooperação com a Unifesp, por meio do ICT/Unifesp, que dará apoio para o desenvolvimento do projeto de pesquisa de Paixão.

A empresa fará um investimento de cerca de R$ 8 milhões, que será utilizado na readequação do espaço físico de parte do ICT/Unifesp, bem como na instalação de equipamentos de diagnósticos clínico e por imagem. Os aparelhos serão utilizados para propiciar o desenvolvimento e validação do tomógrafo biomagnético e também poderão ser utilizados em outras pesquisas do professor. 

Futuras instalações do Centro de Inovação de Engenharia Biomédica

Para a viabilização do projeto, a Unifesp fez um investimento de R$ 3 milhões, os quais foram utilizados na compra do prédio que abrigará o Centro de Inovação de Engenharia Biomédica. 

O termo de cooperação também contempla a cessão de materiais técnicos para o aprimoramento das aulas do curso de Engenharia Biomédica, o uso dos equipamentos nas aulas de graduação, parceria de estágio e o desenvolvimento em conjunto de cursos de especialização para os engenheiros e profissionais que atuam nas áreas da saúde relacionadas aos equipamentos. Os mesmos equipamentos também ficarão à disposição para agenda de treinamentos técnicos da equipe de engenheiros de serviço e os assessores científicos da Siemens.

Paixão ressalta a importância do acordo. “Acreditamos que essa parceria propiciará o desenvolvimento significativo do ensino, pesquisa e extensão, bases da universidade. Além disso, promoverá a aproximação do conhecimento acadêmico da instituição com o conhecimento tecnológico do setor produtivo”.