A Tomografia por Coerência Óptica (OCT) é uma técnica de imagem óptica de alta resolução, baseada em interferometria de baixa coerência, utilizada para obtenção de imagens transversais de tecidos biológicos. Trata-se de um método não invasivo, com destaque inicial na oftalmologia, mas com aplicações em expansão na cardiologia, dermatologia, oncologia e outras especialidades médicas. Este artigo aborda os princípios físicos da OCT, suas aplicações clínicas consolidadas e os avanços tecnológicos esperados para as próximas décadas.
A evolução das técnicas de imagem médica tem sido essencial para o diagnóstico precoce e o monitoramento de doenças. A OCT utiliza propriedades ópticas da luz para obter imagens bidimensionais e tridimensionais de estruturas internas de tecidos com alto nível de detalhamento, sem necessidade de contato físico ou uso de contraste.
1. FUNDAMENTOS FÍSICOS DA OCT
A OCT baseia-se no princípio da interferometria de baixa coerência. Ao contrário dos interferômetros tradicionais que usam fontes de luz de alta coerência, a OCT emprega fontes de luz de coerência curta, como lasers de varredura. A coerência de uma fonte de luz refere-se à previsibilidade da fase das ondas eletromagnéticas. Fontes de baixa coerência possuem um comprimento de coerência muito curto, o que é crucial para a capacidade da OCT de realizar medições de profundidade.
1.1. Interferometria de Baixa Coerência
O arranjo básico de um sistema OCT é um interferômetro de Michelson otimizado para fontes de baixa coerência. O feixe de luz de uma fonte de baixa coerência é dividido em dois: um feixe de referência e um feixe de amostra (ou feixe de medição).
Feixe de Referência: Percorre um braço de referência com um espelho de referência que pode ser movido para variar o comprimento do caminho óptico.
Feixe de Amostra: É direcionado para o tecido biológico, onde a luz é retroespalhada por diferentes profundidades e estruturas dentro do tecido.
Quando os feixes de referência e de amostra são recombinados no detector, ocorre interferência apenas se os comprimentos de seus caminhos ópticos estiverem dentro do comprimento de coerência da fonte de luz. A intensidade do sinal de interferência é máxima quando a diferença de caminho óptico é zero e diminui rapidamente à medida que a diferença aumenta.
A luz infravermelha próxima (NIR), tipicamente na faixa de 800 nm a 1300 nm, é utilizada porque penetra relativamente bem em tecidos biológicos, enquanto o espalhamento (dispersão) da luz é menor em comparação com a luz visível, permitindo uma maior profundidade de penetração (geralmente até 2-3 mm, dependendo do tecido).
1.2 Resolução e Penetrabilidade
A resolução axial (profundidade) da OCT é inversamente proporcional à largura de banda da fonte de luz (quanto maior a largura de banda, melhor a resolução). A resolução lateral é determinada pela abertura numérica da objetiva de focagem e é tipicamente menor que a resolução axial. A profundidade de penetração é limitada pelo espalhamento e absorção da luz nos tecidos, que são dependentes do comprimento de onda da luz utilizada.
1.3. Geração de Imagens de Profundidade (A-scan)
Na OCT, em vez de tempo de voo, mede-se o retardo de tempo relativo entre a luz retroespalhada do tecido e a luz do braço de referência. Cada ponto de profundidade que gera um sinal de interferência coerente corresponde a uma camada específica do tecido.
Um perfil de intensidade versus profundidade é chamado de A-scan (amplitude scan). Ao escanear o feixe de luz lateralmente através do tecido e adquirir múltiplos A-scans adjacentes, é possível construir uma imagem bidimensional (2D) transversal do tecido, conhecida como B-scan. Múltiplos B-scans podem ser combinados para criar uma imagem tridimensional (3D) do volume do tecido.
2. TIPOS DE OCT
Os principais tipos incluem:
Time-domain OCT (TD-OCT)
Spectral-domain OCT (SD-OCT)
Swept-source OCT (SS-OCT)
As versões mais recentes, como o SD-OCT e SS-OCT, oferecem maior velocidade de aquisição e sensibilidade, otimizando a qualidade da imagem e reduzindo artefatos.
3. APLICAÇÕES CLÍNICAS DA OCT NA MEDICINA
Oftalmologia: a OCT se tornou padrão em exames oftalmológicos, permitindo visualização precisa da retina, mácula e nervo óptico. É amplamente utilizada para diagnóstico e acompanhamento de:
Degeneração macular relacionada à idade (DMRI)
Retinopatia diabética
Edema macular
Glaucoma
Cardiologia: a OCT intravascular permite a análise detalhada das paredes arteriais e placas ateroscleróticas, com superioridade na resolução em relação ao ultrassom intravascular (IVUS). Auxilia na escolha e posicionamento de stents com maior precisão.
Dermatologia e oncologia: a OCT é aplicada na avaliação de estruturas cutâneas, facilitando o diagnóstico não invasivo de neoplasias epiteliais.
Também tem potencial para uso em biópsias ópticas e em cirurgias de margem controlada.
Odontologia e outras áreas: investigações recentes exploram o uso da OCT na detecção precoce de cáries, fraturas dentárias, alterações em tecidos moles e monitoramento de processos regenerativos.
4. CONCLUSÃO
A Tomografia de Coerência Óptica representa um marco significativo na evolução da imagem médica. Seus fundamentos físicos, baseados na interferometria de baixa coerência, permitiram o desenvolvimento de uma tecnologia capaz de fornecer imagens de alta resolução de tecidos biológicos de forma não invasiva. A transição do domínio do tempo para o domínio da frequência impulsionou a velocidade e a qualidade das imagens, tornando a OCT uma ferramenta indispensável em oftalmologia, cardiologia e com aplicações crescentes em outras áreas.
O impacto da OCT na medicina é profundo, permitindo o diagnóstico precoce de doenças, o monitoramento objetivo da progressão e da resposta ao tratamento, e a orientação de procedimentos complexos. À medida que novas tecnologias, como a OCT de angiografia, se tornam mais acessíveis, e a inteligência artificial é integrada para análise de dados, o potencial da OCT para revolucionar ainda mais a prática clínica e a pesquisa biomédica continua a se expandir. O entendimento dos princípios físicos subjacentes é crucial para otimizar seu uso e para o desenvolvimento de futuras gerações dessa notável ferramenta de imagem.
5. FONTES
https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/22843/22843_3.PDF
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK554044/
https://www.institutoderetina.com.br/home/tomografia-de-coerencia-optica/
https://centrodecatarata.com.br/exame-oct/
https://www.aao.org/eye-health/treatments/what-is-optical-coherence-tomography
https://www.ioc.med.br/blog/exame-oct-tomografia-de-coerencia-optica
