L’inflammation de l’oreille moyenne est souvent déclenchée par un cholestéatome, une forme agressive d’otite moyenne chronique. Afin de détecter les cholestéatomes et les biofilms bactériens et de les éliminer en toute sécurité, le nouveau projet collaboratif « BetterView » travaille sur un microscope chirurgical spécial. Ce système de microscope dit SWIR utilise une lumière infrarouge à ondes courtes. L’objectif est d’éclairer le sang, les biofilms bactériens, le cartilage et les tissus mous ; les afficher dans l’espace ; et de les distinguer les uns des autres. Les sept institutions partenaires coopérant au projet comprennent l’Université de Bielefeld et Klinikum Bielefeld, l’un des hôpitaux formant l’hôpital universitaire OWL. La recherche est coordonnée par la société de technologie médicale Munich Surgical Imaging. Au total, 4,1 millions d’euros seront consacrés au projet. Le ministère fédéral de l’Éducation et de la Recherche finance la nouvelle recherche.
La chirurgie mini-invasive fonctionne avec la plus petite des incisions cutanées, de sorte qu’il n’y a pratiquement aucune blessure aux tissus pendant les opérations. Les microscopes optiques aident les chirurgiens à examiner la zone sur laquelle ils vont opérer. Ils éclairent le champ opératoire et transfèrent une image haute résolution sur un écran. Jusqu’à présent, cependant, la microscopie chirurgicale a travaillé presque exclusivement avec de la lumière du domaine spectral visible. Les microscopes actuellement disponibles atteignent leurs limites lorsqu’une surface est recouverte de saignement ou contaminée par des bactéries. Pour donner aux chirurgiens une vision claire dans de telles situations, le nouveau projet « BetterView » développe le nouveau microscope chirurgical SWIR. SWIR signifie infrarouge à ondes courtes.
Sommaire
Les capteurs pour la lumière infrarouge à ondes courtes ne sont devenus facilement disponibles que récemment
« Une génération avancée de capteurs d’image permet désormais d’équiper les microscopes chirurgicaux d’une nouvelle fonction : traiter et afficher des images dans le spectre de la lumière infrarouge à ondes courtes en temps réel », déclare le professeur Dr Thomas Huser de la faculté de physique de Bielefeld Université. Huser est un spécialiste de la photonique biomédicale, qui s’occupe du développement de nouvelles méthodes de microscopie. Avec son équipe, il construit et utilise des microscopes à haute résolution tout en développant le logiciel de traitement d’images.
Les microscopes équipés de capteurs tels que le microscope chirurgical SWIR doivent d’abord analyser et traiter automatiquement le signal d’image enregistré.
Pour que le microscope chirurgical puisse afficher les signaux infrarouges à ondes courtes, Huser et son équipe développent leur propre logiciel qui filtre la lumière en dehors du spectre infrarouge à ondes courtes et calcule une vue tridimensionnelle de l’image. « De plus, le logiciel doit produire des contrastes de couleurs. Ces marques colorées facilitent la distinction, par exemple, entre les nerfs et les tissus mous», explique Huser. Le logiciel doit afficher l’image vidéo en temps réel afin que les chirurgiens du bloc opératoire puissent travailler avec précision et voir sans délai les effets de leur intervention sur le champ opératoire.
Étudiez avec le nouveau microscope de l’hôpital universitaire OWL
Afin de tester le microscope chirurgical SWIR dans la pratique, le projet l’utilisera initialement pour traiter le cholestéatome, une inflammation chronique de l’oreille moyenne produisant du pus. Le microscope sera testé au département d’oto-rhino-laryngologie, de chirurgie de la tête et du cou de l’hôpital universitaire OWL au Klinikum Bielefeld. La clinique effectue le plus grand nombre d’opérations de cholestéatome à l’échelle nationale – 650 procédures par an.
« Si un cholestéatome n’est pas traité, il peut entraîner de graves dommages », déclare le professeur Holger Sudhoff, MD, PhD, FRCS, FRCPath, directeur du département universitaire d’oto-rhino-laryngologie, de chirurgie de la tête et du cou au Klinikum Bielefeld et membre de la faculté de médecine. HIBOU. « Dans de tels cas, l’inflammation chronique détruira les trois osselets auditifs, de sorte que la personne affectée deviendra malentendante dans cette oreille », explique Sudhoff. Aux stades ultérieurs, l’inflammation peut également entraîner une paralysie faciale, une méningite et des abcès intracrâniens. Le cholestéatome, généralement accompagné d’une destruction osseuse sévère, peut être causé par une infection de l’oreille moyenne ou par des rétractions de la membrane tympanique s’étendant dans l’oreille moyenne.
Les microscopes chirurgicaux courants à leurs limites
Les microscopes chirurgicaux, qui fonctionnent uniquement avec la gamme de lumière visible pour les humains, sont normalement utilisés pour le diagnostic, la chirurgie et les soins de suivi. «Ils nous aident à déterminer si un biofilm bactérien s’est formé», explique Sudhoff. Si un cholestéatome devient enflammé par des bactéries, il se développera plus rapidement et endommagera plus gravement les os adjacents. Cependant, la mesure dans laquelle la colonisation bactérienne s’est propagée n’est souvent pas visible avec des microscopes standard en raison, par exemple, d’un saignement qui obscurcit le biofilm.
En plus de la microscopie, les spécialistes utilisent également la tomodensitométrie (CT) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour diagnostiquer le cholestéatome. Cependant, cela ne permet pas de distinguer un éventuel liquide dans l’oreille moyenne d’un cholestéatome. L’imagerie par résonance magnétique est également utilisée pour se préparer à la chirurgie. Bien qu’il offre une résolution plus élevée que CT, l’inconvénient est qu’il ne peut pas montrer les détails des osselets avec suffisamment de précision.
Utilisation du microscope pour éliminer complètement l’infestation bactérienne
L’équipe du projet attend un certain nombre d’avantages du nouveau microscope SWIR. Sa capacité à voir à travers le sang et à distinguer les tissus, les os, les nerfs et les tissus mous infestés de bactéries est particulièrement importante. «Déjà pendant l’opération, cela permettra aux chirurgiens de voir où la colonisation bactérienne restante est encore présente dans l’oreille moyenne», explique le coordinateur du projet, le Dr Hans Kiening de la société de technologie médicale Munich Surgical Imaging (MSI). « Cela leur permet d’éliminer complètement les zones infectées qui pourraient autrement conduire au développement d’un nouveau cholestéatome. » MSI fournit un microscope chirurgical qui est déjà utilisé en chirurgie et fournit des images à haute résolution. Le nouveau projet s’appuie sur cette évolution.
Comparé aux microscopes conventionnels, le futur microscope SWIR pourra également voir à travers les tissus mous. Cela permettra d’examiner également les zones optiquement cachées. Ensuite, les chirurgiens pourront voir si le matériel osseux de l’oreille interne a été colonisé ou endommagé par des bactéries. De plus, le microscope devrait augmenter la sécurité des patients. Si les chirurgiens peuvent voir et distinguer précisément l’oreille interne, il y a moins de risque d’endommager les structures sensibles telles que le nerf facial ou les labyrinthes de l’oreille interne.
Le ministère fédéral de l’Éducation et de la Recherche accorde un financement de 2,73 millions d’euros au projet commun BetterView dans le cadre de l’initiative de financement « Méthodes photoniques pour détecter et combattre la contamination microbienne » (numéro de financement : 13N15827). De ce montant, 374 000 euros vont à l’Université de Bielefeld et 478 000 euros à la Klinikum Bielefeld. Le projet se déroule de janvier 2022 à décembre 2024 et est coordonné par la société de technologie médicale Munich Surgical Imaging (MSI). Outre l’Université de Bielefeld et le Klinikum Bielefeld, d’autres membres du projet de coopération sont le Helmholtz Pioneer Campus du Helmholtz Zentrum München, l’Université Leibniz de Hanovre, le fabricant de systèmes de caméras PCO AG et le fabricant de lasers Omicron-Laserage Laserprodukte GmbH.
Les maladies chroniques jouent un rôle important dans la recherche à la faculté de médecine OWL. Ce sont des maladies qui persistent longtemps et qui sont souvent difficiles à traiter ou pas complètement guérissables. Les maladies chroniques comptent parmi les problèmes de santé les plus courants en Allemagne et dans d’autres pays industrialisés. La faculté de médecine OWL les traite dans le cadre de son profil de recherche « Médecine pour les personnes handicapées et les maladies chroniques ».