Une nouvelle sonde portable améliore le sens du toucher en imageant et en quantifiant la rigidité et l'élasticité des tissus biologiques. L'appareil pourrait aider à améliorer l'ablation chirurgicale du cancer du sein et d'autres types de cancer. Crédit :Rowan W. Sanderson, Université d'Australie occidentale
Les chercheurs ont développé la première sonde portable qui améliore le sens du toucher en imageant et en quantifiant la rigidité et l'élasticité des tissus biologiques. Le dispositif est en cours de développement pour améliorer l'ablation chirurgicale du cancer du sein et pourrait également être utile pour la chirurgie du cerveau et du foie et d'autres types de cancer.
Dans la revue The Optical Society (OSA) Optique Biomédicale Express , des chercheurs de l'Université d'Australie occidentale (UWA) décrivent le nouvel appareil, qui incorpore une sonde à fibre dans un dé à coudre portable.
Pendant la chirurgie mammaire conservatrice, le traitement chirurgical le plus courant du cancer du sein, les chirurgiens touchent et compriment le tissu pour confirmer que le tissu cancéreux plus rigide a été retiré. Des tests histopathologiques sont ensuite effectués quelques jours plus tard pour s'assurer que toute la tumeur a été retirée. Aujourd'hui, 20 à 30 pour cent des patients subissant ce type de chirurgie nécessitent une autre intervention car les tests histopathologiques montrent qu'il reste des cellules cancéreuses.
"Notre nouvelle sonde vise à améliorer le sens du toucher subjectif du chirurgien grâce à des mesures quantifiées, imagerie haute résolution de la rigidité des tissus, " a déclaré Rowan W. Sanderson, premier auteur de l'article. "Cela pourrait faciliter la détection et l'élimination de tous les tissus cancéreux lors de la première chirurgie mammaire conservatrice, ce qui réduirait la charge physique et psychologique et les coûts qui accompagnent la réexcision. »
Transformer le toucher en images
La sonde montée sur le doigt utilise une technique appelée micro-élastographie quantitative (QME) pour traduire le sens du toucher en images haute résolution. QME utilise des mesures d'une technique d'imagerie optique appelée tomographie par cohérence optique (OCT), qui génère une haute résolution, images résolues en profondeur de la structure des tissus en mesurant les réflexions, ou 'échos, ' de la lumière.
Pour utiliser l'appareil, la sonde montée sur le doigt est enfoncée perpendiculairement dans le tissu pendant que les images OCT sont enregistrées. "En préservant le sens du toucher, nous visons à conserver le flux de travail clinique existant et à augmenter la probabilité que cette technologie soit adoptée pour une utilisation clinique plus large, " a déclaré Sanderson.
Pour utiliser l'appareil, la sonde montée sur le doigt est placée perpendiculairement au corps et pressée sur le tissu pendant que les images OCT sont enregistrées. Les chercheurs souhaitent intégrer le capteur dans un gant chirurgical qui préserverait la sensibilité au toucher. Crédit :Rowan W. Sanderson, Université d'Australie occidentale
Pour des mesures d'élasticité précises, les chercheurs ont développé de nouvelles méthodes de traitement du signal avec des algorithmes personnalisés pour gérer les mouvements et la pression incohérents pendant le balayage. L'impression 3D les a aidés à produire rapidement des prototypes du boîtier externe de la sonde de manière simple et économique.
"Notre sonde montée sur le doigt peut détecter avec précision les changements de rigidité à l'échelle microscopique, qui sont révélateurs d'une maladie, " a déclaré Sanderson. " Sa petite taille le rend idéal pour l'imagerie dans des espaces confinés tels qu'une cavité chirurgicale. "
Tests tissulaires
Pour valider la sonde, ils ont commencé par le tester sur des matériaux, appelés fantômes en silicone, conçu pour imiter les tissus sains et malades du sein. Ces tests ont montré que la sonde montée sur le doigt avait une précision de 87 %, qui était légèrement inférieur à un système QME de paillasse conventionnel, mais toujours suffisamment élevé pour une utilisation clinique potentielle.
Ils ont ensuite utilisé la sonde pour mesurer le changement de rigidité causé par le chauffage d'un échantillon de muscle de kangourou. Cette expérience a montré que l'échantillon de muscle a subi une augmentation de 6 fois de la rigidité après le processus de chauffage. Une image 2-D préliminaire a été obtenue en balayant la sonde latéralement à travers un fantôme de silicone contenant une inclusion rigide. Bien qu'il ait montré une précision inférieure à celle de l'expérience réalisée sans balayage, les chercheurs disent que la perspective d'imagerie en faisant glisser le doigt de l'opérateur est très encourageante. "Le contraste entre les caractéristiques de l'échantillon était encore évident, ce qui indique que la numérisation 2D est très prometteuse à l'avenir, " a déclaré Sanderson.
Les chercheurs travaillent maintenant à intégrer les composants optiques de la sonde dans un gant chirurgical qui préserverait la sensibilité au toucher et la dextérité de la palpation manuelle. Ils améliorent également la précision de la numérisation 2D.
Ce travail fait partie d'un projet plus large visant à développer de nouveaux outils pour améliorer la chirurgie. L'équipe de recherche a également développé des implémentations de micro-élastographie à la fois sur paillasse et portables. En plus des efforts au sein de l'Université, l'équipe travaille également en étroite collaboration avec OncoRes Medical, une start-up UWA créée fin 2016 pour commercialiser la technologie de micro-élastographie.
