Les couinements du cancer : des scientifiques de la NUST MISIS développent un nouveau système de tomographie à ultrasons pour le diagnostic du cancer

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MOSCOU, 5 août 2019 /PRNewswire/ -- Un groupe de scientifiques de la NUST MISIS (Université nationale des sciences et technologies) a développé un système universel de tomographie optique, acoustique et ultrasonore en temps réel. La biomédecine constitue l'un des domaines d'utilisation les plus prometteurs pour ce nouvel appareil. Ce système permettra de détecter une tumeur cancéreuse avec une sensibilité élevée, d'afficher avec précision son contour en format « échographique » sans traitement chirurgical et de visualiser les vaisseaux pendant les interventions. Les résultats ont été publiés dans la revue scientifique internationale Photoacoustics.

L'appareil de contrôle non destructif par ultrasons laser développé dans le laboratoire de la NUST MISIS permet de détecter les tumeurs oncologiques, de visualiser en ligne les vaisseaux sanguins du patient et de diagnostiquer l'insertion d'aiguilles médicales ou d'autres instruments dans les vaisseaux lors d'interventions diverses, comme le shuntage ou l'implantation d'une endoprothèse.

Cette avancée résout le problème du faible contraste et de la faible résolution des images obtenues par échographie standard de nombreux tissus et organes biologiques. Comparativement à l'échographie conventionnelle, cette nouvelle technologie fournit au médecin non seulement des images échographiques standard, mais aussi des informations supplémentaires sur les tissus difficiles à distinguer acoustiquement (par ultrasons), mais qui ont des capacités d'absorption différentes, comme les tissus cancéreux.

Le système repose sur un phénomène physique bien connu : l'effet optoacoustique. Le principe de base est le suivant : un rayonnement laser d'une longueur d'onde très courte est absorbé par l'élément irradié (dans ce cas, des tissus organiques vivants), ce qui conduit à un réchauffement rapide d'une partie de cet élément. Cette hausse de chaleur entraîne l'expansion de la substance des tissus et l'excitation d'ondes ultrasonores. Ainsi, l'irradiation par de courtes impulsions laser entraîne la « vibration » d'une zone tissulaire, laquelle émet alors des ultrasons. En gros, un organe vivant « couine » en émettant des tonalités extrêmement aiguës.

« Le rayonnement laser excite des ultrasons selon deux modes différents. Dans le mode optoacoustique, l'élément étudié absorbe directement la lumière (une petite partie d'un vaisseau sanguin ou d'une tumeur commence à "vibrer"). Une multitude de récepteurs (une antenne acoustique spéciale) enregistrent les ondes ainsi excitées. Les signaux émis par ces éléments sont ensuite utilisés pour construire des images précises de l'objet, en fournissant un contraste pour l'absorption de la lumière », explique Vasily Zarubin, l'un des co-auteurs, ingénieur du laboratoire de contrôle non destructif par ultrasons laser de la NUST MISIS.

« Dans le mode par ultrasons lasers, la lumière est absorbée dans une plaque spéciale, qui commence à "vibrer". Les ondes qui y sont excitées permettent d'étudier l'objet comme on le ferait avec une échographie standard. Dans ce cas, les inhomogénéités de l'élément étudié dispersent les ondes ultrasonores, lesquelles sont captées par la même antenne acoustique. Les signaux perçus permettent de construire les images finales de l'échographie laser. »

L'appareil permet ainsi de recevoir deux types d'images en même temps : optiques acoustiques et laser ultrasoniques. Les premières offrent un contraste optique. Elles permettent de distinguer clairement les zones qui absorbent les rayonnements optiques de différentes façons. Les deuxièmes fournissent un contraste acoustique, ce qui permet de distinguer clairement les zones qui reflètent les ondes ultrasonores de différentes façons. L'image que ce nouvel appareil permet d'obtenir résulte ainsi de la combinaison de ces deux types d'images et fournit aux médecins bien plus d'informations qu'une échographie standard, ce qui facilite le diagnostic.

L'équipe de recherche s'efforce actuellement d'améliorer les caractéristiques du prototype issu de ce système expérimental, de l'adapter en vue de réaliser certaines tâches spécifiques et d'identifier des marchés prometteurs.

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Photo - https://mma.prnewswire.com/media/955875/Experimental_setup.jpg

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