Dans une nouvelle publication de Opto-Electronic Advances, des chercheurs de l'Université nationale de Singapour, à Singapour, discutent de l'imagerie confocale par autocorrélation du chatoiement laser du flux dynamique dans la microvascularisation.

La mesure et la visualisation quantitatives du débit sont essentielles pour de nombreuses disciplines scientifiques et techniques. Les auteurs de cet article proposent une méthode d'imagerie de flux dynamique sans étiquette, l'imagerie confocale de speckle laser, pour l'imagerie en temps réel et quantitative du flux sanguin au niveau microscopique. Le système d'imagerie développé partage de nombreuses caractéristiques d'un microscope confocal à fluorescence et est donc capable d'obtenir des images de flux détaillées de haute qualité à partir d'échantillons de tissus épais. La méthode décrite ici ne nécessite pas de marquage par fluorescence ou toute autre procédure de préparation d'échantillon.

Au lieu de cela, le mécanisme de contraste est purement intrinsèque et basé sur des changements de phase optique provoqués par l'écoulement des cellules sanguines, qui peuvent être convertis en fluctuations aléatoires d'intensité lumineuse. Lorsqu'un échantillon de tissu est éclairé par un faisceau laser, les images acquises contiennent généralement de telles fluctuations d'intensité aléatoires, appelées mouchetures laser. La configuration d'imagerie confocale laser speckle est mise en œuvre au-dessus d'un microscope confocal à balayage linéaire, qui forme une ligne d'éclairage sur l'échantillon. Une caméra linéaire est positionnée pour capturer de manière sélective les signaux de chatoiement provenant de la ligne éclairée et rejeter efficacement la lumière hors foyer, ce qui est un problème sérieux entraînant une réduction du contraste et de la résolution dans les techniques d'imagerie de chatoiement laser conventionnelles.

En balayant rapidement la ligne d'éclairage sur la surface de l'échantillon, des images de speckle brutes bidimensionnelles peuvent être acquises à une vitesse supérieure à 200 images par seconde. L'analyse des séries chronologiques des images de speckle est effectuée pixel par pixel, une stratégie qui préserve la résolution spatiale des images traitées. L'autocorrélation et le calcul du contraste de chatoiement sont deux méthodes d'analyse couramment utilisées qui relient les paramètres dérivés du chatoiement à la vitesse locale du flux sanguin. Cependant, la combinaison de la microscopie confocale avec l'analyse de speckle basée sur l'autocorrélation, appelée LSAI (Line Scan Laser Speckle Autocorrelation Imaging), s'avère supérieure.

Avec de petites expériences d'imagerie animale, les auteurs ont démontré que LSAI est capable de quantifier la vitesse d'écoulement locale à des pixels individuels, qui sont nettement plus petits que le diamètre typique des capillaires. De plus, LSAI est suffisamment rapide pour capturer les changements de vitesse d'écoulement au même niveau microscopique. En bref, l'imagerie confocale de speckle laser apporte une percée à l'imagerie de flux in vivo avec ses performances sans précédent.

Une application immédiate de l'imagerie par mouchetage laser confocale consiste à cartographier et à quantifier le flux sanguin dynamique dans les microvaisseaux. Les microvaisseaux sont les plus petits vaisseaux sanguins dans les tissus organiques, y compris les artérioles terminales, les métartérioles, les capillaires et les veinules. À l'intérieur du réseau de microvaisseaux, l'interaction entre le sang et les tissus crée un environnement permettant aux cellules tissulaires de survivre. La circulation du sang dans la microvasculature est appelée microcirculation, qui est fondamentale pour analyser et comprendre la physiopathologie et la pathogenèse d'un large éventail de maladies humaines. Des outils expérimentaux avec une résolution temporelle et une résolution spatiale suffisamment élevées sont hautement souhaitables pour la visualisation in vivo et, plus important encore, la mesure quantitative des cartes de flux sanguin dépendant du temps dans la microvasculature pour d'autres investigations cliniques et précliniques. La nouvelle méthode d'imagerie laser confocale speckle développée par les auteurs de cet article surmonte les limitations techniques des techniques existantes. Il pourrait devenir un outil d'imagerie standard dans la recherche sur la microcirculation ainsi que dans les diagnostics cliniques. + Explorer plus loin

Imagerie de speckle laser à détection transmissive pour la surveillance du flux sanguin dans les tissus épais