L’imagerie optique dans les milieux biologiques est un défi majeur en imagerie médicale non-invasive car il permettrait d’aider le diagnostic précoce de tumeurs cancéreuses, mais aussi le suivi métabolique, en se basant uniquement sur l’absorption des composés biologiques comme l’hémoglobine, la mélanine, etc. Cependant la diffusion de la lumière, causée par le caractère inhomogène des milieux biologiques, empêche d’imager les tissus à plusieurs centimètres de profondeur.
Des méthodes couplant la lumière et les ultrasons ont été proposées pour résoudre ce problème, afin de profiter de la propagation non perturbée des ondes acoustiques dans les milieux mous. C’est le cas par exemple de l’imagerie acousto-optique, qui consiste à détecter la lumière diffractée sur le réseau d’indice créé par l’onde acoustique. Développée depuis de nombreuses années, cette méthode n’a jusqu’à présent jamais été mise en pratique in-vivo, du fait de la sensibilité des techniques de détection aux petits mouvements dans les tissus qui induisent une décorrélation trop rapide des signaux.
Les chercheurs de l’Institut Langevin développent depuis quelque temps une technique de détection basée sur le filtrage de la lumière diffusée dans les tissus par un filtre spectral créé dans un cristal dopé aux ions de terre rare [1], une technique intrinsèquement insensible aux petits mouvements du patient. Ces chercheurs se sont récemment associés avec ceux de l’Unité des Techniques Chimiques et Biologiques pour la Santé pour appliquer cette méthode sur des souris de laboratoire, réalisant ainsi les premières images acousto-optiques in-vivo [2]. Des images de la cuisse et du foie d’une souris de laboratoire ont été obtenues après injection d’un produit de contraste. L’utilisation d’équipements expérimentaux standards "sur étagère" permet par ailleurs d’envisager des perspectives d’application clinique.
Figure : Un faisceau laser (en rouge) illumine la partie du corps que l’on souhaite imager (ici sur une souris de laboratoire endormie), en même temps qu’une sonde échographique génère des impulsions ultrasonores. La coexistence de la lumière et des ondes acoustiques dans le milieu crée d’autres fréquences laser (en jaune). La lumière multidiffusée est collectée et envoyée sur un filtre spectral qui sélectionne la lumière pertinente et permet de reconstruire l’image.
Références :
[1] Ultrasound-modulated optical tomography in scattering media : flux filtering based on persistent spectral hole burning in the optical diagnosis window,
C. Venet, M. Bocoum, J.-B. Laudereau, T. Chanelière, F. Ramaz, and A. Louchet-Chauvet,
Optics Letters Vol. 43, Issue 16, pp. 3993-3996 (2018)
[2] In vivo ultrasound modulated optical tomography with a persistent spectral hole burning filter,
Q.-M. Thai, G. Kalot, C. Venet, J. Seguin, M. Bocoum, N. Mignet, F. Ramaz, and A. Louchet-Chauvet,
Biomed. Opt. Express 13(12), 6484-6496 (2022) (Editor’s pick)
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