Les ingénieurs de Caltech ont amélioré une technique pour prendre des images microscopiques tridimensionnelles (3-D) de tissus, leur permettant de voir à l'intérieur des créatures vivantes avec une plus grande précision qu'auparavant.

La technologie, appelée microscopie photoacoustique 3-D (PAM), bombarde les tissus avec un faisceau laser. Lorsque l'énergie de la lumière laser est absorbée, il fait vibrer le tissu par ultrasons. Ces vibrations sont captées par des capteurs et utilisées pour assembler une image des structures internes du tissu dans un processus similaire à l'imagerie par ultrasons.

La technique a été inventée par Lihong Wang, Professeur Bren de Caltech en génie médical et en génie électrique, et son équipe du Laboratoire d'imagerie optique Caltech, fait partie du département de génie médical d'Andrew et Peggy Cherng de la division de l'ingénierie et des sciences appliquées.

L'une des contraintes de la technologie jusqu'à présent a été sa profondeur de champ limitée, c'est-à-dire la distance à laquelle les objets sont mis au point. Ce phénomène serait familier à quiconque a déjà utilisé un appareil photo. Lorsque la caméra fait la mise au point sur un objet proche, les objets en arrière-plan seront flous. Lorsque la caméra fait la mise au point sur quelque chose au loin, les objets proches sont flous.

Bien qu'un tel flou puisse ajouter une touche artistique sur Instagram, il n'est pas souhaitable en imagerie médicale 3D, Wang et son équipe ont donc entrepris de peaufiner leur technologie pour minimiser l'effet. Dans un article publié dans le numéro du 3 octobre de Communication Nature , ils décrivent une forme modifiée de la technologie qu'ils appellent la microscopie photoacoustique à résolution spatialement invariante, ou SIR-PAM.

SIR-PAM s'appuie sur la technologie PAM précédente en pré-traitant le faisceau laser avec une puce optique spécialisée que l'on trouve dans certains types de téléviseurs et de projecteurs. La puce divise le faisceau en deux, et chacun de ces faisceaux bombarde l'objet à imager sous un angle différent.

Lorsque les faisceaux se croisent à l'intérieur de l'objet, ils créent des motifs d'interférence précis qui fournissent les signatures acoustiques nécessaires pour construire une image 3D claire des structures internes dans toute la zone numérisée.

Ces modifications donnent au SIR-PAM une profondeur de champ 32 fois plus grande que ce que PAM pourrait atteindre tout en améliorant sa résolution jusqu'à 90 nanomètres (1/1000e de la largeur d'un cheveu humain).

"Cela nous donne la possibilité de regarder à travers des matériaux opaques et de voir ce qu'il y a à l'intérieur, " dit Wang. " C'est comme une extension de l'œil humain, comme la vision aux rayons X de Superman."

"La photoacoustique est unique, " dit-il. " Il peut être mis à l'échelle pour imager tout, des structures à l'intérieur d'une cellule jusqu'à un organisme entier, offrant une opportunité sans précédent pour la recherche biologique à grande échelle avec un contraste d'imagerie constant."

L'article est intitulé « Microscopie photoacoustique volumétrique sans mouvement avec une résolution spatialement invariante ».