Les chercheurs ont démontré un nouvel endoscope qui combine de manière unique l'imagerie photoacoustique et fluorescente dans un appareil de l'épaisseur d'un cheveu humain. L'appareil pourrait un jour apporter de nouvelles connaissances sur le cerveau en permettant de mesurer la dynamique du sang en même temps que l'activité neuronale.

"La combinaison de ces modalités d'imagerie pourrait améliorer notre compréhension de la structure et du comportement du cerveau dans des conditions spécifiques telles qu'après un traitement avec un médicament ciblé, " a déclaré Emmanuel Bossy, chef de l'équipe de recherche du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique CNRS/Université Grenobe Alpes. " La petite taille de l'endoscope permet de minimiser les dommages aux tissus lors de son insertion dans le cerveau de petits animaux pour l'imagerie. "

Dans la revue The Optical Society (OSA) Optique Biomédicale Express , L'équipe de recherche de Bossy, en collaboration avec l'équipe de Paul C. Beard de l'University College London, décrivent leur nouvel endoscope multimodal et montrent qu'il peut acquérir des images photoacoustiques et fluorescentes de globules rouges et de billes fluorescentes.

Deux images valent mieux qu'une

L'acquisition d'images de fluorescence et photoacoustiques avec le même appareil fournit des images automatiquement co-enregistrées avec des informations complémentaires. Signaux fluorescents, qui sont créés lorsqu'un marqueur fluorescent absorbe la lumière et la réémet avec une longueur d'onde différente, sont les plus utiles pour marquer des régions spécifiques de tissu. D'autre part, images photoacoustiques, qui captent une onde acoustique générée après l'absorption de la lumière, ne nécessitent pas d'étiquettes et peuvent donc être utilisés pour imager la dynamique du sang, par exemple.

Le nouvel endoscope utilise une technique appelée mise en forme du front d'onde optique pour créer un point de lumière focalisé à la pointe d'imagerie d'une très petite fibre optique multimode. "La lumière se propageant dans une fibre multimode est brouillée, rendant impossible de voir à travers la fibre, " dit Bossy. " Cependant, ce type de fibre est avantageux pour l'endoscopie car il est extrêmement petit par rapport aux faisceaux de fibres d'imagerie utilisés pour de nombreux dispositifs endoscopiques médicaux."

Pour voir à travers la fibre optique multimode, les chercheurs ont utilisé le modulateur spatial de lumière pour envoyer des motifs lumineux spécifiques à travers la fibre et créer un point focal à l'extrémité de l'imagerie. Lorsque le point focal atteint l'échantillon, il crée un signal qui peut être utilisé pour construire une image point par point par trame balayant l'endroit sur l'échantillon. Bien que d'autres chercheurs aient utilisé des fibres multimodes pour l'endoscopie par fluorescence, le nouveau travail représente la première fois que l'imagerie photoacoustique a été incorporée dans ce type de conception d'endoscope.

Ajout de sensibilité sonore

Les chercheurs ont ajouté l'imagerie photoacoustique en incorporant un fibre optique très fine avec une pointe de capteur spéciale sensible au son. Étant donné que les capteurs acoustiques à fibre optique disponibles dans le commerce ne sont pas suffisamment sensibles ou petits pour cette application, les chercheurs ont utilisé un capteur à fibre optique très sensible récemment développé par l'équipe de recherche de Beard.

"Le spot de lumière focalisé nous permet de construire l'image pixel par pixel tout en augmentant également la force des signaux de fluorescence et photoacoustiques car il concentre la lumière au niveau du spot focal, " explique Bossy. " Cette lumière concentrée associée à un détecteur sensible a permis d'obtenir des images en utilisant une seule impulsion laser par pixel, alors que les capteurs acoustiques à fibre optique commerciaux auraient nécessité de nombreuses impulsions laser."

Les chercheurs ont fabriqué un prototype de microendoscope mesurant seulement 250 microns sur 125 microns au carré et l'ont utilisé pour imager des billes fluorescentes et des cellules sanguines en utilisant les deux modalités d'imagerie. Ils ont réussi à détecter plusieurs billes fluorescentes de 1 micron et des globules rouges individuels de 6 microns.

Parce que l'endoscopie de fluorescence dans le cerveau de rongeur a été réalisée par d'autres scientifiques, les chercheurs sont convaincus que leur dispositif à double modalité fonctionnera dans des conditions similaires. Ils poursuivent désormais les travaux pour augmenter la vitesse d'acquisition de l'appareil, dans le but d'acquérir quelques images par seconde.