Les technologies d'imagerie sont essentielles à la médecine moderne et au diagnostic à un stade précoce, améliorant potentiellement les résultats pour les patients. L'imagerie microscopique permet aux chercheurs et aux professionnels de regarder directement dans les cellules, permettant de visualiser des structures et des processus qui étaient autrefois invisibles. Cependant, une limitation importante de la technologie actuelle est que l'imagerie microscopique à haute résolution est limitée aux images bidimensionnelles (2D) obtenues dans des lames de microscope, tandis que les structures tissulaires sont tridimensionnelles (3D). Pendant des décennies, les scientifiques ont cherché un moyen de relever ce défi et d'obtenir des images microscopiques 3D.

Un article publié dans Nature Photonics co-écrit par Majid Pahlevani (génie électrique et informatique) et des collaborateurs de l'Université de Harvard décrit une nouvelle technique qui peut améliorer les microscopes de pointe, permettant une augmentation de la résolution de l'image, tout en rendant également possible l'imagerie microscopique 3D.

L'un des principaux défis de l'imagerie à l'échelle microscopique est de s'attaquer à la diffraction - la propagation rapide de la lumière étroitement focalisée - car le phénomène entrave l'obtention d'images à haute résolution. Dans l'étude, les chercheurs montrent qu'une disposition particulière de la lumière et un chemin créé par un composant optique ultra-mince composé d'un réseau de nanocolonnes sur une surface de verre (voir figures A et B) peuvent briser les limitations autrement imposées par la diffraction, résolvant ainsi le problème. Une lentille optique dotée de cet agencement pourrait être intégrée à la prochaine génération d'appareils d'imagerie microscopique.

"Cette méthode, appelée imagerie de collecte d'illumination bijective (BICI), peut étendre la gamme d'imagerie haute résolution de plus de 12 fois par rapport aux techniques d'imagerie de pointe", explique Pahlevani, expert en énergie et puissance. l'électronique et ses applications dans le domaine de la santé. Il est membre du Queen's Centre for Energy and Power Electronics Research (ePOWER). "Contrairement aux techniques d'imagerie conventionnelles, dans BICI, la lumière qui éclaire la cible et la lumière collectée à partir de la cible sont distribuées le long de la profondeur à l'aide des nanostructures, ce qui permet de conserver une imagerie haute résolution sur une grande profondeur dans le tissu."

L'imagerie microscopique en trois dimensions permet de nombreuses applications biologiques et cliniques, telles que la compréhension des mécanismes intercellulaires, la détection des cellules cancéreuses et le diagnostic in vivo (dans le corps) en temps réel.

Un autre avantage clé de la nouvelle méthode est sa rapidité de traitement. "Les techniques de calcul intensif entraînent une imagerie lente, qui ne convient pas à l'imagerie in vivo", explique le Dr Pahlevani. "Les organes des patients vivants ne sont pas stationnaires et bougent, ce qui donne lieu à des artefacts dans l'imagerie. Par conséquent, l'imagerie in vivo nécessite des techniques rapides." Étant donné que la nouvelle technique proposée est une solution optique pour augmenter la résolution d'imagerie microscopique, elle ne nécessite pas de capacité de calcul supplémentaire.

La photonique de la nature L'article met en évidence les diagnostics de cancer comme l'une des principales applications de la nouvelle méthode :"Les changements pathologiques dans les premiers stades de maladies comme le cancer sont souvent très subtils et peuvent être facilement ignorés. L'imagerie haute résolution in vivo maintenue dans une large plage de profondeur a le potentiel pour permettre une détection et un diagnostic précoces et précis ». Le Dr Pahlevani est convaincu que BICI peut être appliqué à plusieurs techniques d'imagerie existantes. + Explorer plus loin

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