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Agrotóxico utilizado contra fungos também pode matar abelhas
Agrotóxico utilizado contra fungos também pode matar abelhas
Sistema desenvolvido na USP analisou o comportamento de 200 abelhas contaminadas com o cerconil; em 10 dias, mais de 60% dos insetos haviam morrido
Abelhas também podem ser vítimas de fungicida. Foto: Pixabay
Um estudo realizado por pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, em parceria com cientistas da Universidade Federal de Viçosa (UFV), revelou que o cerconil, agrotóxico utilizado no Brasil para matar fungos, também pode ser letal para abelhas. O trabalho mostrou ainda que, mesmo aquelas que resistem inicialmente aos efeitos do produto químico, passam a se comportar como se estivessem mais velhas, indicando que não viverão por muito tempo.
Os resultados foram obtidos a partir do programa de computador desenvolvido por Jordão Natal durante seu mestrado na USP. O sistema analisou, durante 10 dias, o comportamento de 200 abelhas contaminadas com o fungicida, o qual é muito comum no combate a pragas de meloeiro e melancia. Elas foram colocadas junto a outras 800 abelhas saudáveis dentro de uma caixa cercada por vidros transparentes, onde câmeras registravam seus movimentos. Para diferenciar as abelhas saudáveis das contaminadas, uma marca com tinta foi feita nas costas das que ingeriram o agrotóxico. “Até o décimo dia, 65% das abelhas contaminadas haviam morrido. Já as que resistiram, tiveram seu comportamento alterado, aparentando estarem idosas, já que faziam atividades incompatíveis com a idade, como tarefas de limpeza e a procura por alimentos”, relata Natal, que teve sua pesquisa financiada pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Vale ressaltar que as abelhas vivem, em média, 44 dias, ou seja, elas estariam morrendo antes de completarem um quarto de suas vidas.
Abelhas contaminadas foram monitoradas durante 10 dias por software desenvolvido na EESC. Na imagem à direita, pequenos pontos mostram como as polinizadoras são enxergadas pelo computador. Foto: Jordão Natal/Divulgação (Clique para ampliar)
Algo que ajudou o sistema a interpretar essa grande quantidade de dados ao final do período analisado foi a localização das abelhas contaminadas dentro da caixa. A posição das polinizadoras tende a revelar em que fase da vida elas estão, pois, conforme elas envelhecem, se aproximam das extremidades. “O software foi capaz de monitorar as ações de cada uma das abelhas, o que é uma tarefa é muito difícil, por serem animais de tamanho semelhante, que estão quase sempre em movimento e se cruzando rapidamente”, explica Carlos Maciel, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da EESC e orientador da pesquisa. Apesar do desafio, o programa, que levou cerca de 10 meses para ser desenvolvido e captura até 30 fotos por segundo, apresentou um índice de 99% de precisão.
Contaminadas com doses não letais de cerconil no apiário da UFV, as abelhas utilizadas no estudo são da espécie Apis mellífera, a mais comum do mundo. “O que mais nos chocou foi descobrir que um fungicida até então inofensivo para abelhas se mostrou mais tóxico que o imidaclopride, inseticida considerado o grande vilão dos cultivos agrícolas. Os dados são preocupantes”, afirma Eugênio de Oliveira, professor de entomologia da UFV. Apesar de ainda não haver um entendimento sobre o motivo de o fungicida ter levado as abelhas à morte, o docente suspeita que o produto pode estar anulando os efeitos de enzimas responsáveis pela desintoxicação desses insetos.
Figura ilustra trajetória percorrida pelas abelhas dentro da caixa. Foto: Jordão Natal/Divulgação
No trabalho, os pesquisadores também analisaram o comportamento de abelhas que ingeriram o imidaclopride. Derivado da nicotina, o produto normalmente é aplicado em pomares, plantações de arroz, algodão e batata e, embora seja proibido em diversos países, seu uso ainda é permitido no Brasil. O software da USP mostrou que aproximadamente 52% das abelhas contaminadas com o agroquímico estavam mortas no décimo dia.
“A extinção das abelhas é uma preocupação global, pois se trata de um problema que não afeta apenas o meio ambiente, mas também a economia. Elas participam de boa parte da polinização de nossos alimentos, alguns deles, inclusive, polinizados exclusivamente por elas”, alerta Maciel, que também é pesquisador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia para Sistemas Autônomos Cooperativos (InSAC), sediado no SEL. Segundo o estudo realizado pela Plataforma Brasileira de Biodiversidade e Serviços Ecossistêmicos (BPBES), em parceria com a Rede Brasileira de Interações Planta-Polinizador (Rebipp), o valor do trabalho prestado pelos animais polinizadores à agricultura brasileira gira em torno de R$ 43 bilhões por ano. O levantamento considerou 67 cultivos, sendo que a soja, primeira colocada, responde por 60% do valor estimado, seguida pelo café (12%), laranja (5%) e maçã (4%).
Carlos Maciel (à esquerda) e Jordão Natal desenvolveram um sistema inédito para monitorar o comportamento de animais que atuam de forma coletiva. Foto: Henrique Fontes/SEL
Com a nova tecnologia criada na EESC, a qual já está pronta para ser utilizada no mercado, a missão de compreender o comportamento de animais que atuam de forma coletiva se tornou mais simples, pois toda interação entre esses organismos e o meio ambiente poderá ser “ensinada” para o computador em forma de algoritmos. “O que o sistema fez em semanas, nós levaríamos alguns anos para mensurar”, comemora Eugênio. Combinando técnicas de inteligência artificial e big data, o software desenvolvido conseguiu analisar dezenas de horas de vídeo, totalizando 700Gb de material. A partir de agora, os pesquisadores pretendem estudar o comportamento de abelhas contaminadas com outros tipos de agrotóxicos, a fim de ampliar o entendimento a respeito dos efeitos desses produtos químicos.
Texto: Henrique Fontes – Assessoria de Comunicação do SEL/USP
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Dispositivo revela em poucos minutos se paciente tem hepatite C
Dispositivo revela em poucos minutos se paciente tem hepatite C
Desenvolvido por pesquisador da USP, aparelho eletrônico reduz custos de exames e analisa sangue com mais precisão
Novo dispositivo eletrônico utiliza sensor eletroquímico para verificar presença de vírus da hepatite C no sangue
O diagnóstico precoce da hepatite C, infecção viral que afeta o fígado, é fundamental para evitar sua progressão e impedir que o indivíduo contagiado transmita a doença para outras pessoas. No entanto, os exames convencionais para identificar a enfermidade não são totalmente precisos e podem comprometer o resultado da análise médica. Além disso, alguns exames apresentam elevado custo e levam dias até apontar o diagnóstico. Pensando em propor uma solução a esse cenário, o pesquisador João Paulo de Campos da Costa, da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, criou um dispositivo eletrônico mais rápido, exato e barato, que revela em poucos minutos se a pessoa está com a doença.
O indivíduo infectado com o vírus da hepatite C, o VHC, possui em seu sangue – local onde estão as células de defesa do organismo – o anticorpo que combate a doença, chamado de anti-VHC. Para que o equipamento da USP detecte se a pessoa contém esse anticorpo o procedimento é o seguinte: a partir do sangue extraído são realizados procedimentos em laboratório até que uma gota do composto final seja pingada sobre um pequeno sensor eletroquímico que contém uma proteína do VHC. “Caso a pessoa possua os anticorpos contra o vírus, eles irão ‘se ligar’ com a proteína viral, gerando uma reação que diminui a corrente elétrica que passa pelo aparelho. É justamente essa redução na corrente que nos indica a infecção da pessoa”, explica Costa.
Segundo o pesquisador, o equipamento possui mil vezes mais sensibilidade para detectar o anti-VHC se comparado aos modelos de exames convencionais que, algumas vezes, não são capazes de identificar pequenas quantidades de anticorpos. O dispositivo, que custou cerca de R$ 430,00, exibe o diagnóstico em, no máximo, dez minutos. “Alguns exames levam até uma semana para ficarem prontos na rede pública e aqueles que utilizam sistemas eletroquímicos para diagnóstico são muito caros, podendo chegar a mais de R$ 20 mil”, afirma Costa que desenvolveu a tecnologia durante seu mestrado no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da EESC.
Os resultados obtidos pelo aparelho são transmitidos por rede sem fio diretamente para um aplicativo de celular que poderá ser utilizado por profissionais da saúde. Intuitivo e com simples funcionamento, o app ainda é capaz de armazenar o exame do paciente em um cartão de memória e enviá-lo, via e-mail ou redes sociais, como WhatsApp e Facebook, ao médico responsável que irá interpretar os resultados e definir o melhor tratamento da pessoa infectada.
Atualmente, o diagnóstico da hepatite C pode ser feito por meio de exames sorológicos, testes moleculares, além da biópsia hepática – exame realizado para determinar o grau do processo inflamatório, o estágio de fibrose e se há presença de cirrose no tecido hepático. De acordo com o especialista, esses exames demandam tempo, equipamentos especiais, laboratórios com infraestrutura adequada, profissionais especializados e qualificados e, no caso da biópsia, trata-se de um exame invasivo e que pode trazer riscos e complicações à saúde.
Exames convencionais para diagnóstico de hepatite C não são tão precisos e podem comprometer análise médica. Foto: Cesar Lopes – PMPA
Para auxiliar o médico no tratamento mais específico de cada paciente, o sistema desenvolvido pelo pesquisador também pode ser programado para quantificar os anticorpos encontrados no soro sanguíneo, e até mesmo atuar no diagnóstico de outras doenças crônicas virais, como o HIV e outros tipos de hepatite. “É uma plataforma muito completa, permite diversas aplicações e agiliza o processo de diagnóstico da Hepatite C”, diz Paulo Inácio, biomédico e professor da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCFAR) da UNESP, em Araraquara (SP), entidade parceira no estudo.
Composto por um microcontrolador, amplificadores de sinal, bateria e sistema de recepção e envio de dados sem fio, o dispositivo pode ser facilmente replicado pela indústria. “Criar um aparelho de baixo custo e que pudesse ser produzido em larga escala era um dos meus objetivos desde o início do trabalho”, revela Costa que já atuou em um estudo na área de nanotecnologia aplicada à saúde em 2016. Naquela ocasião, a pesquisa tinha como objetivo desenvolver um biossensor para detecção precoce de hepatite C e câncer de ovário.
Outra vantagem do aparelho eletrônico da USP é sua portabilidade. Isso porque é possível levar o exame até pessoas com dificuldades de locomoção ou acamadas, que não conseguem se deslocar ao hospital mais próximo, ou mesmo a populações residentes em áreas de difícil acesso. A tecnologia utilizada no dispositivo é brasileira e, segundo o especialista, não há empresas nacionais que produzam esse tipo de solução.
Doença silenciosa – A hepatite C é um dos tipos mais comuns de hepatite e sua transmissão se dá principalmente por transfusões de sangue contaminado com o vírus, contato sexual, por via perinatal (da mãe para o filho), sobretudo durante a gravidez e o parto, assim como pelo compartilhamento de seringas, agulhas ou de instrumentos como aqueles de uso comum em manicura, pedicura, tatuagem e colocação de piercings. Diferentemente do vírus da hepatite B, não existe vacina contra o VHC.
Na maior parte dos casos, a Hepatite C não apresenta sintomas, mesmo quando o fígado já está debilitado. Em alguns cenários, no entanto, pode ocorrer a forma aguda da enfermidade, que antecede sua forma crônica e pode provocar mal-estar, vômitos, náuseas, dores musculares, perda de peso, cansaço, entre outros sintomas. Mas, em geral, os portadores só percebem que estão doentes anos após o contato com o vírus, quando a inflamação no fígado decorrente da infecção crônica já se encontra em grau avançado. As principais complicações podem ser cirrose, câncer no fígado e insuficiência hepática. “Quanto mais precocemente a doença for diagnosticada, mais eficaz será o tratamento”, explica Inácio que também é especialista em imunologia e colaborou com a pesquisa.
João Paulo desenvolveu a tecnologia durante seu mestrado em engenharia elétrica na EESC
De acordo com um estudo divulgado em 2016 pela Faculdade de Medicina da USP, há no Brasil de 1,4 a 1,7 milhão de casos crônicos de hepatite C. No mundo, esse número salta para 200 milhões, segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), o que faz da doença uma das principais causas de transplante hepático do planeta.
O tratamento da enfermidade possui um elevado custo para o sistema público de saúde: “A estimativa é de que o gasto semanal com medicamentos para o tratamento de um único paciente acometido pela hepatite C seja de R$ 1 mil a R$ 1.500. Isso sem considerar outras despesas médicas e manutenção de equipamentos e laboratórios”, afirma o docente da UNESP. O alto custo do tratamento é outro motivo que incentiva o diagnóstico da doença em suas fases iniciais.
Testando a plataforma – Todos os experimentos de incubação e ligação dos antígenos e anticorpos para detectar a infecção pelo vírus da hepatite C foram realizados no Laboratório de Imunologia Clínica e Biologia Molecular da FCFAR. Sempre que o exame para anti-VHC apontava positivo, o procedimento era repetido outras duas vezes como forma de garantir a reprodução fiel dos resultados.
Os professores Elson Longo e Wagner Bastos da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e a docente Maria Aparecida Bertochi do Instituto de Química (IQ) da UNESP em Araraquara, também colaboraram com o trabalho. Durante seu mestrado, Costa teve a orientação do professor João Paulo do Carmo, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da EESC.
Financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), no âmbito do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), a pesquisa surge em um momento crucial pelo fato de o Brasil ter lançado, no início do mês, um plano para erradicar a hepatite C até 2030.
De acordo com o Ministério da Saúde, a meta é tratar, por meio do Sistema Único de Saúde (SUS), todos os pacientes diagnosticados e apresentar novas iniciativas para testar o máximo de pessoas de forma simplificada. Nesse sentido, o dispositivo criado na USP pode ser mais uma ferramenta útil para o diagnóstico precoce da doença e, consequentemente, seu tratamento mais eficaz.
Texto e fotos: Henrique Fontes – Assessoria de Comunicação do SEL
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Nova tecnologia baseada em lasers pode aumentar a segurança de usuários na internet
Nova tecnologia baseada em lasers pode aumentar a segurança de usuários na internet
Trabalho foi reconhecido por uma das principais revistas científicas do mundo
Nova tecnologia desenvolvida por ex-aluno da USP ajudará a diminuir crimes virtuais. Imagem: Pixabay
Devido a um tráfego cada vez maior de informações online compartilhadas nos dias de hoje, a segurança virtual segue como ferramenta fundamental, principalmente no Brasil, onde mais da metade da população usa a internet. Para ajudar nessa questão, Thiago Raddo, ex-aluno da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, desenvolveu uma nova solução que poderá dificultar a vida dos hackers que tentarem acessar informações particulares compartilhadas entre os usuários. O trabalho do pesquisador foi publicado na Scientific Reports, revista do grupo Nature.
Em sua tese de doutorado, o especialista levou em consideração uma das tecnologias que mais se destacam no mercado nacional de telecomunicações, as fibras ópticas, que são filamentos de vidro da espessura de um fio de cabelo que transportam dados através da propagação da luz por sua estrutura.
Normalmente, o sinal de luz que, nesse caso, é emitido por um laser, percorre a fibra com certo padrão, e o que o pesquisador propõe é torná-lo completamente imprevisível: “A partir do momento que um sinal de luz desordenado é usado para transmissão de dados, se torna muito mais difícil um usuário não autorizado ou um espião ter acesso à informação que está sendo enviada ao destinatário”, explica Thiago.
Para gerar “desordem” no sinal emitido, o laser deve receber a aplicação de uma força mecânica externa. A fonte de luz, então, é revestida por um suporte de alumínio que, ao invés de protegê-la, exerce uma pressão sobre ela. “O laser atua sem nenhum aparato complexo ou qualquer tipo de realimentação óptica. Isso é inédito na ciência atual”, diz o ex-aluno do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da EESC. A solução proposta é de baixo custo e pode ser facilmente replicada, completa o doutor em telecomunicações que viu sua tese virar um livro.
Suporte de alumínio exerce pressão sobre o laser (parte dourada no centro) para alterar formato das ondas de luz emitidas. Imagem: Thiago Raddo
A fibra óptica é uma boa plataforma para testar a técnica desenvolvida, especialmente por se tratar de uma tecnologia que irá predominar pelas próximas décadas, conta o especialista. As fibras suportam grandes quantidades de informações, são imunes a interferências, apresentam dimensões reduzidas e baixa perda de dados, sendo mais eficientes em relação às outras tecnologias existentes de acesso à internet de banda larga, como os cabos coaxiais ou as redes sem fio (via rádio). Transmissões ao vivo em alta definição, serviços On Demand e geração de conteúdos 3D em tempo real são exemplos de produtos que dependem de uma rede do tipo óptica para assegurar melhor qualidade de execução.
A segurança virtual no Brasil é algo que preocupa, ainda mais porque o país é o 4º do mundo que mais sofre com cibercrimes, segundo o último relatório Norton Cyber Security Insights, realizado em 2016. De acordo com o estudo, mais de 42 milhões de brasileiros foram afetados por criminosos virtuais durante o período, o que acarretou em um prejuízo na casa dos R$ 32 bilhões. O principal ataque é conhecido como ransomware, espécie de sequestro dos dados de um computador. Nesse caso, os bandidos invadem as máquinas, capturam os arquivos e bloqueiam o acesso de seus responsáveis, podendo exigir dinheiro em troca da devolução dos documentos.
Fibra Óptica é a melhor plataforma para testar a tecnologia desenvolvida pelo cientista. Imagem: Pixabay
Protegendo os dados – Uma tendência da maioria dos programas online utilizados para troca de mensagens ou informações, tais como WhatsApp Web, plataformas de e-mail e os navegadores é a criptografia, com a qual os dados do usuário são convertidos num formato especial antes de serem transmitidos pela internet, de modo que apenas emissor e receptor consigam compreendê-los.
Esse é o principal cenário em que a tecnologia desenvolvida por Thiago poderá ser utilizada. Pela ação do sinal imprevisível gerado pelo laser, a informação será criptografada, evitando que pessoas mal-intencionadas ou não autorizadas acessem o conteúdo transmitido. “A simplicidade do sistema proposto abre caminho para seu uso em diversas aplicações”, afirma o jovem que durante sua pesquisa teve orientação do professor Ben-Hur Viana Borges, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC.
A tese do pesquisador leva o nome de Redes de acesso de próxima geração: sistemas OCDMA flexíveis e fontes VCSEL caóticas de baixo custo para comunicações seguras. Segundo Thiago, o principal desafio da pesquisa foi encontrar uma maneira de comprovar que o laser estava, de fato, emitindo um sinal desordenado e o esforço valeu a pena. O trabalho gerou um artigo que foi reconhecido e publicado por uma das principais revistas científicas do mundo, a Scientific Reports, que pertence ao grupo Nature.
Thiago teve seu artigo publicado por uma das principais revistas científicas do mundo. Imagem: Thiago Raddo
“Nós percebemos que tínhamos em mãos algo que poderia ter grande impacto científico e resolvemos tentar a publicação na revista. Assim que soubemos da resposta, foi uma recompensa”, celebra o ex-aluno que realizou a pesquisa em parceria com cientistas da Universidade Livre de Bruxelas (VUB), na Bélgica, onde conquistou a dupla-titulação. Ele foi o primeiro estudante a participar do convênio de cooperação entre a Universidade Belga e a USP, coordenado pelo Professor Ben-Hur.
Ainda não há previsão para a tecnologia entrar no mercado, pois ainda restam algumas etapas a serem concluídas, no entanto, os próximos passos já estão definidos: “Vamos estudar outras abordagens, aprimorar o que foi desenvolvido e aguardar o interesse da indústria”, finaliza.
Tese de doutorado de Thiago virou livro. Imagem: Thiago Raddo
Texto: Henrique Fontes – Assessoria de Comunicação do SEL
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Pós-graduação em Engenharia Elétrica mantém nível de excelência em avaliação da CAPES
Pós-graduação em Engenharia Elétrica mantém nível de excelência em avaliação da CAPES
A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) divulgou na última semana a avaliação quadrienal dos programas de pós-graduação strictu sensu (mestrados e doutorados) do Brasil. Dos 4.175 programas avaliados, pouco mais de 4% deles receberam a nota máxima 7, equivalente aos padrões internacionais de excelência. Neste seleto grupo está o Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica (PPG-EE) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP), que manteve a nota obtida na última avaliação trienal da CAPES, realizada em 2013.
A avaliação deste ano contou com algumas novidades em relação às anteriores. A principal delas foi o período de avaliação escolhido que, pela primeira vez, abrangeu quatro anos (2013 a 2016). Também inédita foi a consideração de informações sobre mestres e doutores formados entre 1996 e 2014 a fim de avaliar o impacto social da pós-graduação. Outra novidade se deu pela análise de dados sobre os egressos dos cursos de mestrado e doutorado para investigar a inserção social obtida pelos programas.
As análises da avaliação quadrienal ocorreram entre os meses de julho e setembro e foram realizadas por comissões especializadas e pelo Conselho Técnico-Científico da Educação Superior (CTC-ES). Os critérios de avaliação foram os seguintes: proposta do programa, corpo docente, corpo discente, produção intelectual e inserção social.
Iniciada em 1976, a avaliação da pós-graduação stricto sensu é instrumento fundamental do Sistema Nacional de Pós-graduação (SNPG) e as utilidades dos resultados são diversas. Podemos citar, por exemplo, a possibilidade dos estudantes escolherem seus futuros cursos baseados nas notas atribuídas aos programas ou então das agências de fomento nacionais e internacionais orientarem suas políticas de investimentos de acordo com a avaliação. Os estudos e indicadores produzidos pela análise também atuam para induzir políticas governamentais de apoio e crescimento da pós-graduação, além de estabelecer uma agenda para diminuir desigualdades entre regiões do Brasil ou no âmbito das áreas do conhecimento.
Qualidade reconhecida – O Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da EESC-USP foi criado em 1975 com o Mestrado, estendendo-se ao Doutorado em 1997. Ao longo de sua trajetória, o Programa formou aproximadamente 700 mestres e mais de 250 doutores, com centenas de trabalhos publicados em veículos de alto impacto científico.
Embora oferecido para engenheiros eletricistas, eletrônicos e de computação, o PPG-EE acomoda alunos com diferentes formações, incluindo matemáticos, físicos, bacharéis em computação e de outras áreas da engenharia. Todo o conjunto de atividades do Programa é planejado para promover a formação dos estudantes sob o ponto de vista teórico-científico e tecnológico, preparando-os tanto para a carreira acadêmica e pesquisa quanto para atuar nos setores industriais e de serviços.
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Menor radiação em exames de mama: técnica aposta na restauração das imagens do paciente
Menor radiação em exames de mama: técnica aposta na restauração das imagens do paciente
Estudo realizado por cientistas da USP prevê redução de até 30% das doses de raio X sem prejudicar a qualidade dos exames; próximos passos da pesquisa são os testes clínicos.
Mamografias foram restauradas depois de serem obtidas com menor radiação
Quanto mais se aumenta a dose de radiação a que uma paciente é exposta em um exame de mamografia, melhor a qualidade da imagem obtida das mamas, tornando, assim, o diagnóstico médico mais fácil. Porém, os riscos causados aos pacientes pela exposição aos raios X, têm feito os cientistas buscarem alternativas para a redução dessas doses, sem comprometer a visualização dos exames feita pelos especialistas da saúde. Por isso, pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP) criaram uma técnica capaz de restaurar imagens de mamografia 3D obtidas com até 30% a menos de radiação, mantendo a qualidade do exame.
O trabalho faz parte da pesquisa de doutorado de Lucas Borges, ex-aluno da EESC. Para restaurar as imagens adquiridas com menor radiação, ele utilizou técnicas computacionais de processamento de imagens, que filtram imperfeições das mamografias como, por exemplo, as granulações (ruído), que atrapalham a visualização médica. O pesquisador selecionou imagens clínicas de 72 pacientes fornecidas pelo Hospital da Universidade da Pensilvânia, entidade parceira no estudo. Depois que passaram por restauração, as imagens foram analisadas por cinco físicos-médicos do Hospital. “Quando questionados, os especialistas não souberam distinguir as mamografias restauradas daquelas que receberam a dose total de radiação”, afirma Lucas.
A dose de radiação convencional utilizada em mamografias varia de acordo com a espessura e a densidade das mamas da paciente, porém, busca-se sempre um “meio termo” entre a quantidade de radiação empregada e a qualidade mínima necessária para uma análise médica segura. No entanto, para testar a técnica de restauração de imagens, era preciso que todas elas fossem obtidas com qualidade inferior em relação às convencionais para, depois, serem melhoradas. Mas como realizar tantos exames sem prejudicar a saúde das pacientes?
A solução encontrada pelos pesquisadores foi a criação de um simulador de imagens mamográficas capaz de gerar “novos exames” com quantidades menores de radiação. “Conforme reduzimos as doses de raios X, o sistema calcula a quantidade de ruído que deve ser acrescentada em cada imagem simulada. Nós nunca iríamos conseguir um banco de imagens clínicas com várias doses diferentes de um mesmo exame”, conta o ex-aluno. Ao todo, foram criadas 1800 imagens.
Comparação de ruído existente em duas imagens. A primeira (a) foi obtida com dose total de radiação e a segunda (b), que foi restaurada, com apenas 50% da dose . Elas são praticamente idênticas ao olho humano.
A redução das doses de radiação pode fazer grande diferença se pensada em larga escala: “Contando que cerca de metade da população mundial irá fazer o exame de mama periodicamente após os 40 anos, a redução de 30% que estamos propondo é bastante significativa”, explica Marcelo Vieira, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da EESC e orientador de Lucas. A pesquisa foi realizada no Laboratório de Visão Computacional (LAVI) do SEL, que é coordenado pelo docente.
Segundo o Instituto Nacional do Câncer (INCA), o câncer de mama é responsável por cerca de 28% dos novos casos registrados da doença anualmente no Brasil, sendo o segundo tipo mais comum entre as mulheres, perdendo apenas para o de pele não melanoma. O câncer de mama também pode acometer homens, apesar de ser raro.
O exame mais indicado para o diagnóstico da doença é a mamografia por raios X, porém, quanto mais frequente é a exposição das mulheres a esse tipo de radiação, maior o risco de indução do aparecimento de câncer em pacientes radiografadas. Para se ter ideia do quanto de radiação a que uma pessoa é submetida em exames que utilizam o raio X, durante uma viagem de avião da Europa até os Estados Unidos, a quantidade de radiação recebida por um passageiro é a mesma que a aplicada em um único exame de raio X do pulmão. A sorte é que exames pulmonares não são tão frequentes quanto os de mamografia.
Como é feita a restauração das imagens? Para tratar as imagens com qualidade inferior, os pesquisadores utilizaram um filtro de ruído produzido por um cientista da Universidade de Tampere, na Finlândia, que também é colaborador do projeto. No entanto, Marcelo explica que esse filtro não pode ser aplicado em qualquer tipo de imagem, mas somente naquelas que possuem o chamado ruído gaussiano, que são as imperfeições mais comuns encontradas em imagens. No caso das mamografias, elas são compostas, predominantemente, por outro tipo de ruído, o quântico. Diante do impasse, os pesquisadores tiveram que utilizar técnicas matemáticas para modificar as características do ruído das mamografias de modo a torná-las adequadas ao processo de restauração.
Lucas (à esquerda) e o professor Marcelo desenvolveram uma técnica para restaurar mamografias
Segundo os pesquisadores, técnicas para filtragem de ruído de imagens médicas ainda sofrem certa resistência no meio acadêmico. Muitos acreditam que para reduzir as imperfeições das imagens basta aplicar qualquer filtro, mas não é tão simples assim. “O jeito que estava sendo feito era errado. Se souberem utilizar a ferramenta de forma correta, ela irá funcionar e nós mostramos isso no trabalho. Acredito que conseguimos tirar um pouco desse estigma durante a pesquisa”, afirma Lucas. Esse é um dos primeiros trabalhos da literatura que relaciona filtro de ruídos com redução de doses de radiação em imagens mamográficas 3D.
A tese de doutorado de Lucas, intitulada Redução da Dose de Radiação em Tomossíntese Mamária através de Processamento de Imagens, foi reconhecida em dois grandes eventos científicos da área. O primeiro deles foi o The 13th International Workshop on Breast Imaging, realizado em 2016, na Suécia, onde o trabalho apresentado foi considerado um dos 5 melhores da conferência. Já em 2017, um artigo apresentado pelo pesquisador ficou com o prêmio de segundo lugar na Conferência SPIE Medical Imaging, realizada nos Estados Unidos.
Lucas (primeiro à esquerda) recebe prêmio em conferência na Suécia
Os próximos passos da pesquisa serão os testes clínicos, nos quais os médicos irão analisar as imagens restauradas com o objetivo de darem o diagnóstico final de um paciente. Até o momento, os cientistas firmaram acordo com médicos de quatro grandes instituições que participarão do estudo: o Hospital do Câncer de Barretos, a Clínica Eco e Mama de São Carlos, o Instituto de Radiologia (InRad) do Hospital das Clínicas da USP, em São Paulo, além do Hospital da Universidade da Pensilvânia. O trabalho foi financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Texto: Henrique Fontes – Assessoria de Comunicação do SEL
Fotos: Marcelo Vieira e Lucas Borges
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