Ces images comparent l'imagerie du sang circulant dans cinq canaux avec diverses approches. Au sommet se trouvent des images photoacoustiques uniques de la pile d'images analysées par les chercheurs. En bas à gauche se trouve le résultat d'une analyse conventionnelle. Les images du milieu et du bas à droite montrent l'analyse des fluctuations des chercheurs, avec cinq canaux clairement résolus dans l'analyse de fluctuation finale. Crédit :Bastien Arnal (Université de Grenoble, Grenoble, La France)
Les chercheurs ont signalé une approche de l'imagerie photoacoustique qui offre une résolution considérablement améliorée, ouvrant la voie à une imagerie in vivo détaillée des tissus profonds. La technique est basée sur des améliorations de calcul, il peut donc être effectué avec du matériel d'imagerie existant, et pourrait ainsi fournir une option pratique et peu coûteuse pour améliorer l'imagerie biomédicale pour la recherche et le diagnostic.
Après d'autres améliorations, l'approche pourrait offrir l'opportunité d'observer les moindres détails des processus se produisant dans les tissus vivants, comme la croissance de minuscules vaisseaux sanguins, et donc fournir des informations sur le développement normal ou les processus pathologiques tels que le cancer.
"Notre objectif principal est de développer un microscope qui puisse voir la microvascularisation et les vaisseaux capillaires, " dit Ori Katz, chercheur à l'Université hébraïque de Jérusalem, Israël, et auteur principal de l'étude. "Il est important de pouvoir les observer se développer avec les tumeurs voisines, par exemple."
Dans Optique , Le journal de l'Optical Society (OSA) pour la recherche à fort impact, les chercheurs décrivent le dépassement de la limite de diffraction acoustique, une barrière qui limitait auparavant la résolution pouvant être obtenue avec l'imagerie photoacoustique, en exploitant les fluctuations du signal provenant du mouvement naturel des globules rouges. De telles fluctuations pourraient autrement être considérées comme du bruit ou considérées comme préjudiciables aux mesures.
"Avec l'imagerie photoacoustique, vous pouvez voir beaucoup plus profondément dans les tissus qu'avec un microscope optique, mais la résolution est limitée par la longueur d'onde acoustique, " a déclaré Katz. " Ce que nous avons découvert est un moyen d'obtenir des images photoacoustiques avec une résolution considérablement meilleure, sans aucun changement dans le matériel."
Dépassement de la limite de diffraction acoustique
L'imagerie photoacoustique combine un éclairage optique (qui utilise des ondes lumineuses) et des ultrasons (qui utilisent des ondes sonores) pour imager des échantillons biologiques d'une manière qui ne serait pas possible avec l'une ou l'autre modalité seule. Les méthodes optiques peuvent fournir une excellente résolution, mais souvent seulement près de la surface car la lumière est fortement diffusée dans les tissus. L'échographie peut aller beaucoup plus loin mais n'offre pas le même contraste que l'imagerie optique. En intégrant les deux modalités, les chercheurs ont su surmonter les inconvénients de chacun pour faire progresser une multitude d'applications.
Cependant, la technique d'imagerie a certaines limites. L'imagerie photoacoustique repose sur la détection acoustique, la résolution de l'image est donc déterminée par la longueur d'onde acoustique. Alors que la microscopie optique, par exemple, peut voir des objets à l'échelle de moins d'un micron, l'imagerie photoacoustique est limitée à quelques dizaines de microns. Cela signifie que l'imagerie photoacoustique ne peut pas résoudre les petits objets comme les microvaisseaux ou les capillaires.
Katz a conçu la méthode de dépassement de la limite de diffraction acoustique en collaboration avec Emmanuel Bossy, maintenant à l'Université Grenoble Alpes à Grenoble, La France. Au cœur de leur travail se trouve un cadre d'analyse statistique avancé qu'ils appliquent aux images de globules rouges circulant dans les vaisseaux; les cellules sanguines facilitent l'imagerie en absorbant la lumière à des longueurs d'onde particulières. En augmentant la résolution par calcul, ils ont évité le besoin de matériel supplémentaire, ainsi, les progrès décrits peuvent être atteints en utilisant les systèmes d'imagerie photoacoustique existants.
