Objetos simuladores de imagens de mama: por que desenvolvê-los?

Atualmente, no Brasil, a regulamentação que diz respeito ao controle de qualidade de equipamentos e a utilização de radiações ionizantes é a RDC nº 611, de 9 de março de 2022, para garantir que a utilização das radiações ionizantes traga mais vantagens que danos ao ser humano. Há a obrigatoriedade de um Programa de Controle e Garantia de Qualidade (PCGQ) em serviços de radiodiagnóstico (RDC Nº611, 2022), que contém o uso diário de um simulador de imagem nos serviços de mamografia, antes de dar início ao atendimento às pacientes.

Os objetos simuladores podem ser físicos ou virtuais e são usados para realizar a simulação do comportamento que a radiação ionizante teria com o tecido humano. Além disso, é possível avaliar a qualidade de imagem dos equipamentos, a dose absorvida pelo paciente, a calibração de equipamentos e treinamento de profissionais.

A fabricação com manufatura aditiva (impressão 3D) permite a modelação e o desenvolvimento de diferentes protótipos para aplicações específicas e vem sendo utilizada como uma alternativa na confecção de vários componentes na simulação de tecidos. As vantagens observadas na utilização dessa técnica são: intervalo de tempo reduzido entre a criação de uma modelagem até sua impressão 3D; baixo custo dos materiais utilizados; e variedade de possibilidades encontradas nos softwares para as modelagens.

A partir disso, a confecção de objetos simuladores com fidelidade de simulação de tecidos é de extrema importância para a ampliação de banco de imagens para treinamento de técnicas de pós-processamento de imagens para serem utilizadas em sistemas computadorizados de auxílio à detecção precoce do câncer de mama.

Da mesma forma, objetos simuladores de baixo custo facilitaria a disseminação de instrumentos utilizados para controle de qualidade em mamografia e auxiliaria instituições de ensino na aquisição desses equipamentos para treinamento de profissionais e realização dos testes de qualidade. Isso porque esses objetos simuladores são de difícil aquisição pelas instituições de ensino brasileiras, pois estes simuladores comerciais, também conhecidos como phantoms, são de alto custo, variando entre 5 mil  e 20 mil dólares.

Confecção do Phantom (simulador) Cleópatra

Esta pesquisa desenvolvida pelo Grupo de Imagens Médicas (GIM - @gim.ufu) no Laboratório de Engenharia Biomédica (Biolab) da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), que resultou na confecção de um simulador de mama, denominado Phantom Cleópatra, tem sido realizada há mais de três anos e envolve estudantes de graduação, pós-graduação, pesquisadores convidados e parcerias com outras instituições.

Alguns protótipos foram desenvolvidos ao longo do estudo até a confecção final e a definição dos materiais a serem utilizados, que simulem a atenuação de radiação dos tecidos mamários e ainda sejam de baixo custo.

Foram desenvolvidas estruturas com formato semicircular com uma angulação na lateral de 25º. Os módulos foram definidos como Mama Controle de Qualidade (MCQ) e Mama Real Inferior (MR.Inf). No módulo MCQ foram posicionadas esferas para a simulação de nódulos e colocadas seis linhas de Nylon com 1,5 cm de comprimento e diâmetros variados, simulando fibras mamárias, além de quatro agrupamentos de microcalcificações com pedaços de hidroxiapatita granulada. O preenchimento desse módulo foi realizado com cera de abelha.

A seguir são apresentadas cada uma das estruturas que compõem o objeto simulador em sua versão final. 

Outras estruturas desenvolvidas para compor a parte de controle de qualidade foram quatro placas denominadas de Tampa CQ1, Tampa CQ2, Tampa CQ3 e Tampa CQ4. A junção de todas elas resulta em uma estrutura de 9,5 x 12 x 2 cm, as quais estão sendo representadas na próxima figura.

Para a parte denominada de Controle de Qualidade, as estruturas apresentadas na figura anterior, em conjunto, são denominadas de Tampa CQ. Além disso, as estruturas seguintes apresentam a parte responsável por posicionamento das estruturas de teste.

Para a confecção do compartimento denominado como Mama Real (MR), seguiu-se o mesmo procedimento utilizado para o Controle de Qualidade. 

Para a parte do objeto simulador que apresenta o aspecto real da mama, estruturas desenvolvidas nos protótipos foram agregadas à composição final do phantom, sendo elas a estrutura denominada de Mama Real com uma estrutura composta de fibra de vidro com cera de abelha e o módulo composto apenas de cera de abelha. Estes módulos podem ser variados com outras estruturas, tais como folhas de PVC dobradas 12 vezes cobrindo todo o volume do molde e fibras de vidro que foram posicionadas de maneira aleatória no volume da estrutura. A outra, denominada de MR.Sup.4, é composta de uma mistura de parafina em gel com cera de abelha. Para todas as três estruturas, a cera de abelha foi utilizada como material de preenchimento.

Finalmente, um corpo denominado de Tampa MR. foi desenvolvido com dimensões de 9,5 x 12 x 2 cm. Nele foram posicionadas fibras de vidro de maneira aleatória e duas estruturas para a simulação de nódulos, uma com 12 mm de diâmetro para simulação de nódulo circunscrito e a outra com 3 cm com maior distância entre uma ponta e outra. 

Por fim, o Phantom Cleópatra promete uma inovação, pois permite aquisição de imagens variadas para simulação de mama real e agrega o módulo para controle de qualidade. Além da funcionalidade, o Cleópatra é um dispositivo de baixíssimo custo, cujos materiais ficam em torno de 100 reais para a fabricação. Já o custo de produção envolve uma impressora 3D e uma estufa de temperado que vá acima de 300 graus célsius. 

A estrutura para o desenvolvimento do projeto contou com a parceria do pesquisador Homero Schiabel, da Universidade de São Paulo (USP), de São Carlos (SP), que cedeu o laboratório e alguns materiais. O custo do projeto ficou em torno de 10 mil reais [custeados pela própria pesquisadora Ana Claudia Patrocínio], mais a bolsa de mestrado da estudante Moara Souza Dias Pinheiro, paga pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig), e duas bolsas de graduandos pagas pelo Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (Pibic).

*Ana Claudia Patrocinio é professora da Faculdade de Engenharia Elétrica (Feelt) da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), onde atua nos cursos de graduação e pós-graduação em Engenharia Biomédica. Fazem parte da equipe que desenvolve a pesquisa a aluna de pós-graduação Moara Souza Dias; os alunos de graduação Pedro Bessa, Patrick Carneiro, Julia Miranda, Anna Carolina Falanga e Vitoria Borges; o pesquisador colaborador Pedro Cunha Carneiro e o parceiro externo Homero Schiabel, professor da Universidade de São Paulo (USP).

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