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Vibrational speckle tomography microscopy for fast intra-operative cancer tissue histopathology

Description du projet

Microscopie tomographique pour l’analyse histopathologique peropératoire

L’histologie, à savoir l’évaluation des tissus et des cellules au microscope, joue un rôle décisif dans le diagnostic, la détermination du stade et la direction pour le traitement du cancer. Elle exige la réalisation de biopsies, qui sont découpées et colorées pour une étude ultérieure. Le protocole de coloration n’est pas applicable in vivo, et l’on ne peut procéder à l’inspection finale de l’échantillon de tissu qu’au bout de plusieurs heures. Le projet SpeckleCARS, financé par l’UE, vise à mettre au point une microscopie tomographique rapide et sans marquage présentant une sensibilité aux vibrations, afin d’obtenir des images 3D d’une qualité comparable à celle des échantillons colorés traditionnels. L’utilisation d’un modèle de réflexion à champ large et d’un contraste sans marqueur n’exige pas de procéder à une biopsie de tissu et fournit des données histologiques 3D peropératoires instantanées.

Objectif

Histology is central to the diagnosis, staging, and treatment of cancers. It requires the removal of small regions of suspect tissues (biopsies) that are later sectioned and stained with haematoxylin and eosin (HE). However, histology suffers from major weaknesses: First the standard HE protocol cannot work in vivo and requires ex vivo biopsies. Second HE is labour intensive, time consuming and the final tissue sections inspection is possible only after 12 hours. A faster but less accurate protocol, known as extemporaneous histology, can be performed in 40 min and is used in an intra-operative context to guide surgeries. The SpeckleCARS project aims to develop for the first time fast label free tomography microscopy with vibrational sensitivity to provide images with tridimensional improvement as compared to extemporaneous histology and in near-perfect concordance with conventional stained HE histology. This pioneering approach overcomes all the previous challenges: Using a wide field reflection scheme and label free contrast rules out all the drawbacks due to tissue removal and external labelling. It provides instantaneous intraoperative 3D histological data, improving the accessibility and accuracy of tumour detection, diagnosis and treatment. Combining the latest advances in 3D tomography reconstruction algorithms, high power laser systems together with key innovations in random speckle illumination and hyperspectral vibrational imaging, the SpeckleCARS project will provide for the first time volumetric histology imaging in real time over large (mm) fields of view without the need of tissue removal. To demonstrate the power of the developed technologies both ex vivo human and in vivo mouse cancer assessments will be conducted in collaboration with pathologists. The SpeckleCARS approach is broadly applicable to all cancer types and to any tissue diagnostic requiring histological data, so the project breakthroughs will benefit many medical and biology applications.

Institution d’accueil

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 2 726 936,00
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
France

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Région
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 2 726 936,00

Bénéficiaires (1)