Des chercheurs du Helmholtz Zentrum München et de l'Université de Californie, Los Angeles (UCLA), développé conjointement de nouveaux outils d'imagerie pour permettre une imagerie non invasive de structures distinctes, comme les vaisseaux sanguins, en multicolore et en temps réel. Le nouveau système d'imagerie est basé sur une approche largement utilisée dans d'autres industries et permet la surveillance de plusieurs paramètres (multiplexage) - un défi technique qui pourrait perturber les futures applications d'imagerie clinique.

L'imagerie médicale est un outil clé pour le diagnostic et la chirurgie guidée par l'image. Imagerie chez les mammifères, cependant, devient difficile lorsque le sujet est en mouvement ou éveillé, une condition préalable importante pour une surveillance précise. Les approches actuelles n'ont pas encore réussi à combiner l'imagerie en temps réel, multiplexage, haut degré de pénétration des tissus, et un niveau de résolution adéquat qui permet de distinguer différents types de structures, par ex. nerfs et vaisseaux sanguins.

A la recherche d'une meilleure solution

Le groupe de recherche dirigé par le biochimiste Oliver Bruns à Munich et la chimiste Ellen Sletten à Los Angeles a exploré le potentiel de l'imagerie infrarouge à ondes courtes, ou imagerie SWIR. Cette méthode d'imagerie existante est couramment utilisée dans les applications liées à la défense et à l'astronomie, mais avait été sous-explorée jusqu'à présent pour les applications cliniques.

"Nous voulions tirer parti du fait que la région SWIR offre une résolution supérieure et une plus grande pénétration des tissus que la région proche infrarouge. Elle offre également une gamme étendue de longueurs d'onde permettant à plusieurs canaux suffisamment séparés pour être détectés côte à côte, " dit Ellen Sletten, qui est professeur au Département de chimie et de biochimie de l'UCLA et partage l'auteur correspondant. « Explorer cet attribut pourrait s'avérer essentiel pour surveiller plusieurs paramètres simultanément. »

Explorer le potentiel d'un nouveau système

L'équipe a conçu et synthétisé de nouveaux colorants et caractérisé leurs propriétés photophysiques qui ont indiqué leur capacité d'excitation multiplexée en temps réel dans les régions proche infrarouge et SWIR. Il a ensuite développé une nouvelle configuration d'imagerie SWIR avec trois lasers et une caméra appropriée et a démontré, in vivo, qu'ils pouvaient capturer des films multicolores en temps réel. En plus de cela, ils ont capturé des images qui différencient clairement les vaisseaux lymphatiques des veines et des artères et surveillent leur fonction. La technologie est également assez rapide pour imager des souris éveillées et en mouvement.

Par ailleurs, la rétroaction en temps réel a permis la chirurgie guidée par l'image chez la souris.

« La capacité de différencier plusieurs tissus rapprochés, telles que les structures lymphatiques et circulatoires et surveiller simultanément leur fonction a des implications dans les diagnostics non invasifs ainsi que dans l'expansion des technologies pour la chirurgie guidée par fluorescence, " ajoute Emily Cosco, qui a mené cette étude à la fois au Helmholtz Zentrum München et à l'UCLA.

Actuellement, le groupe du Helmholtz Pioneer Campus collabore avec des chirurgiens et des médecins à Stanford ainsi qu'à Munich et Cologne pour traduire la nouvelle technologie en pratique clinique dans un avenir proche. Ces collaborations cliniques mettent l'accent sur le traitement du cancer et de l'inflammation.

Olivier Bruns, l'autre auteur correspondant qui est chercheur principal au Helmholtz Pioneer Campus de Helmholtz Zentrum München, dit, « Notre système a le potentiel de perturber les applications médicales. La prochaine étape consiste à établir comment cette technologie peut être transposée de la paillasse au chevet du patient. Une application potentielle claire est l'imagerie peropératoire. Bien sûr, beaucoup de travail est nécessaire pour voir quelle est l'opération réelle qui bénéficiera de SWIR, mais la capacité de distinguer les structures en plusieurs couleurs fait désormais de cet outil un candidat potentiel pour la résection tumorale. »