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La mésoscopie opto-acoustique prête à révolutionner la médecine

La peau est un organe essentiel pouvant être affecté par de nombreuses maladies. La gamme moderne de techniques d'imagerie de la peau manque cependant de profondeur de pénétration (techniques optiques) et de contraste (ultrasons). Pour surmonter ces obstacles, l'équipe du projet HIFI a développé la mésoscopie opto-acoustique clinique haut-débit, la seule technique capable de faire une imagerie de toute la profondeur de la peau à haute résolution et avec un niveau de contraste élevé. Cette technique peut changer en profondeur ce que nous savons et la façon dont nous traitons de nombreuses maladies importantes.
La mésoscopie opto-acoustique prête à révolutionner la médecine
Les maladies de la peau ont un impact élevé tant au niveau socio-économique qu'au niveau sanitaire. Les techniques d'imagerie optiques de pointe actuelles (comme la dermoscopie et la microscopie confocale) ne fournissent qu'un aperçu partiel de la peau. Elles sont par ailleurs fortement limitées par la diffusion de la lumière, qui restreint la profondeur de la pénétration à quelques centaines de micromètres superficiels. Ces techniques optiques évoquées ne sont pas capables de visualiser toute la profondeur de la peau qui est d'environ 1,5 mm.

La structure vasculaire de la peau présentant les symptômes de nombreuses maladies de différents secteurs de la médecine, il serait très intéressant et important d'avoir à portée de main une modalité d'imagerie permettant de visualiser le système vasculaire de la peau. La tomographie par cohérence optique (OCT) peut visualiser un peu plus profondément que quelques centaines de microns par l'atténuation de la cohérence mais la nature du mécanisme de contraste ne permet pas de déterminer des composants biologiques importants tels que l'hémoglobine. Les ultrasons peuvent également pénétrer profondément dans les tissus mais nécessitent l'administration d'agents externes pour déterminer l'hémoglobine à haute résolution.

L'équipe HIFI (Hybrid fluorescence optoacoustic imaging) a bénéficié du soutien financier de l'UE pour évaluer les capacités d'un nouveau système de mésoscopie opto-acoustique pour l'imagerie de la peau. Cette technologie particulière se démarque par le fait qu'elle utilise des détecteurs optoacoustiques capables de capter des signaux à large bande. La plage de fréquences de ces signaux s'étend de quelques dizaines de MHz à presque 180 MHz. De telles capacités de haut débit permettent l'imagerie d'objets à différentes échelles allant de ~ 5 μm à ~ 100 μm de profondeur dans le tissu (~4mm). Autre fait important, le système a été miniaturisé pour un fonctionnement plus simple, appareil en main.

Les chercheurs ont utilisé des matériaux ressemblant aux tissus pour valider la capacité du système à représenter de petites structures identifiées comme les plus petits capillaires de la peau mais également des vaisseaux plus grands du derme profond. Par ailleurs, les images reconstituées à partir des expériences in vivo réalisées ensuite ont également révélé la structure vasculaire de toute la peau ainsi que des éléments épidermiques supplémentaires, comme le stratum germinativum et le stratum corneum. La vascularisation a été déduite à partir des signaux optoacoustiques forts générés par l'hémoglobine. Il s'agissait de la première démonstration in vivo de la faisabilité de l'utilisation des structures vasculaires de la peau pour le diagnostic.

Des études pilotes sur des conditions de la peau telles que le psoriasis, l'eczéma, la vascularite et l'angiome laissent penser que le système dispose d'un énorme potentiel pour le diagnostic des maladies de la peau et les stratégies de traitement. Le système vasculaire de la peau ne reflétant pas uniquement les symptômes de maladies liées à la peau mais également d'autres affectations (le diabète ou l'hypertension, par exemple), l'impact de la mésoscopie opto-acoustique devrait être utile au-delà du domaine de la dermatologie.

Pour adapter la technologie aux applications cliniques, l'équipe HIFI a déjà commencé à modifier le prototype preuve de concept en système stable tout en explorant les limites de ses capacités d'imagerie, en identifiant les besoins cliniques spécifiques au-delà des maladies de la peau et en quantifiant l'impact réel du système dans des paramètres cliniques spécifiques.

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Keywords

Tomographie opto-acoustique, tissu humain, ondes ultrasoniques, maladies de la peau, imagerie