Un diagramme schématique d'un système d'imagerie de fusion quadruple développé en combinant coaxialement un laser et un transducteur à ultrasons transparent. 1) Image échographique, 2) Image photoacoustique, 3) Tomographie par cohérence optique 4) Imagerie par fluorescence. Crédit :POSTECH
Un système d'imagerie optique et ultrasonore à fusion quadruple a été développé qui permet de diagnostiquer des affections oculaires ou des tumeurs ou de voir l'environnement à l'intérieur du corps à l'aide d'un transducteur à ultrasons transparent.
Professeur Chulhong Kim du Département de génie électrique de POSTECH, Ingénierie informatique de convergence, et Génie Mécanique, Dr. Byullee Park du Département de l'ingénierie informatique de la convergence, doctorat candidat Jeongwoo Park de l'École des biosciences interdisciplinaires et de la bio-ingénierie, Professeur Hyung Ham Kim du Département d'ingénierie informatique de convergence, et le professeur Unyong Jeong du Département de science et génie des matériaux, dans le cadre d'une recherche conjointe avec le professeur Hong Kyun Kim de la faculté de médecine de l'Université nationale de Kyungpook, ont développé ensemble un transducteur à ultrasons transparent1 et l'ont utilisé pour produire le premier système d'imagerie par fusion quadruple au monde intégrant l'imagerie par ultrasons, imagerie photoacoustique, tomographie par cohérence optique, et l'imagerie par fluorescence. Ces résultats de recherche ont été publiés dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ) le 8 mars, 2021.
Il existe un intérêt croissant pour les systèmes d'imagerie multimodale qui obtiennent diverses images et informations en combinant des appareils d'imagerie à ultrasons et optiques. Parmi eux, un transducteur à ultrasons est un appareil qui produit des images en générant des ultrasons et fonctionne comme un capteur d'images dans les examens ultrasonores. Mais il n'était pas optiquement transparent et difficile de laisser passer les lasers efficacement, et avait donc des limites pour être combiné de manière coaxiale avec un dispositif d'imagerie optique.
Images des yeux de souris prises simultanément avec l'imagerie de cohérence photoacoustique et optique. La photoacoustique indique les vaisseaux sanguins dans l'œil du rat et la cohérence optique indique sa structure. Crédit :POSTECH
Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a développé un transducteur à ultrasons transparent très sensible que le laser peut traverser efficacement. Ce dispositif nouvellement développé obtient des images de fusion quadruple d'ultrasons, photoacoustique, cohérence optique, et la fluorescence dans un système d'imagerie pour la première fois.
En utilisant le système d'imagerie de fusion quadruple associé à un transducteur à ultrasons transparent intégré dans un système d'imagerie ophtalmique, les chercheurs ont pu observer la néovascularisation cornéenne, changements structurels, cataracte, inflammation, et d'autres changements épidémiologiques dans l'œil du rat.
En outre, lorsqu'il est utilisé comme appareil d'imagerie tumorale, les chercheurs ont pu visualiser de manière multiparamétrique la saturation en oxygène des vaisseaux sanguins et des tissus environnants chez une souris atteinte de mélanome sans utiliser d'agent de contraste. Avec l'imagerie moléculaire, le diagnostic du cancer du sein est désormais possible comme le démontre l'acquisition et l'observation de diverses images d'une souris atteinte d'un cancer du sein par injection d'un agent de contraste inoffensif pour le corps humain.
Ces résultats de recherche devraient être largement applicables à diverses industries où des capteurs à ultrasons et optiques sont utilisés, tels que les domaines de la santé et de la médecine, mobile, automobile, robotique, contrôle non destructif, ainsi que les maladies ophtalmologiques et le diagnostic par imagerie tumorale.
