En plaçant un morceau de feuille douce et sensible à la tension sur la peau, il peut être en mesure de détecter très rapidement les troubles cutanés de manière non invasive et en temps réel. Une équipe de recherche codirigée par un scientifique de la City University of Hong Kong (CityU) a conçu un dispositif électromécanique simple qui peut être utilisé pour le diagnostic de pathologie des tissus profonds, comme le psoriasis, de manière automatisée et non invasive.
Les résultats jetteront les bases d’applications futures dans l’évaluation clinique des cancers de la peau et / ou des maladies dermatologiques.
La recherche est codirigée par le Dr Yu Xinge, professeur adjoint du département de génie biomédical de CityU, et des scientifiques de la Northwestern University aux États-Unis. Leurs résultats ont été publiés dans la revue scientifique Génie biomédical de la nature, intitulé « Dispositifs électromécaniques miniaturisés pour la caractérisation de la biomécanique des tissus profonds ».
Les systèmes électromécaniques qui permettent des mesures précises et rapides de la rigidité des tissus mous du corps humain peuvent fournir des informations cliniques utiles pour la surveillance, le diagnostic et le traitement de diverses pathologies, en particulier celles de la peau.
Cependant, les évaluations diagnostiques existantes, par exemple l’élastographie par résonance magnétique, impliquent généralement d’énormes instruments dans les hôpitaux et des praticiens qualifiés. Et la dernière technologie de mesure de la rigidité des tissus basée sur la détection ne peut mesurer que des profondeurs superficielles de la peau supérieure, jusqu’à une échelle micrométrique.
Nouvel appareil pour les évaluations en temps réel de la rigidité des tissus profonds
Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche a conçu un dispositif électromécanique simple et miniature pour des évaluations de haute précision en temps réel de la rigidité des tissus profonds.
L’équipe a utilisé un système électromagnétique miniature qui intègre un actionneur vibratoire et une feuille de détection de déformation souple pour surveiller en temps réel le module de Young, c’est-à-dire la rigidité à la traction, de la peau et d’autres tissus biologiques mous à des profondeurs d’environ 1 à 8 mm, en fonction de la conception des capteurs.
L’équipe a évalué les performances de l’appareil avec une gamme de matériaux synthétiques et biologiques, tels que des hydrogels, de la peau de porc et sur diverses parties de la peau humaine. «Les lésions présentaient une rigidité plus élevée que celles de la peau voisine, principalement en raison de différences d’élasticité et d’hydratation cutanées.
Ces mesures simples ont une signification clinique potentielle pour identifier et cibler rapidement les lésions cutanées, avec des capacités qui complètent celles des méthodes récemment rapportées pour détecter les propriétés mécaniques à la surface des tissus (généralement à l’échelle micrométrique) », a expliqué le Dr Yu.
Il a souligné que le tissu cancéreux est généralement plus rigide ou plus mou que le tissu normal et qu’une telle différence peut être utilisée comme biomarqueur diagnostique pour une gamme d’affections cutanées, comme le cancer de la peau ou des tumeurs sous la peau.
Une structure simple du dispositif électromécanique
L’épaisseur du dispositif électromécanique n’est que d’environ 2,5 mm et la zone de contact est d’environ 2 cm². Il a bien fonctionné à la fois sur les zones poilues et sans poils de la peau. Son mécanisme de travail est adapté à partir de la base d’une interface haptique intégrée à la peau pour la réalité virtuelle / augmentée développée par le Dr Yu et les collaborateurs de l’Université Northwestern auparavant.
L’appareil fonctionne comme ceci: après avoir appliqué un courant alternatif à travers la bobine de cuivre, l’aimant vibre et crée des pressions sur la surface inférieure du capteur.
Cela entraînerait des déformations qui s’étendent à des profondeurs de tissu millimétriques, ce qui conduit à des variations périodiques de la résistance électrique. L’analyse de ces réponses en mesurant simultanément la tension permet une détermination quantitative de la rigidité des tissus. Chaque mesure peut être effectuée en une minute.
L’équipe a ensuite mené des études cliniques sur des patients souffrant de troubles cutanés avec leur dispositif électromécanique nouvellement inventé. Les résultats ont indiqué un potentiel de ciblage précis des lésions associées au psoriasis, montrant l’utilité médicale pratique du dispositif.
« Les données produites peuvent aider au diagnostic, au suivi du traitement et à la surveillance des maladies, en particulier pour les troubles associés à la peau tels que le cancer de la peau, ainsi que dans les aspects de la dermatologie esthétique et de la guérison des plaies de surface », a déclaré le Dr Yu.
Le Dr Yu a également souligné que leur appareil a le potentiel d’être utilisé pour l’évaluation des propriétés physiques de la peau dans diverses conditions telles que le vieillissement, la perte d’hydratation ou les troubles dermatologiques associés.
Dans un proche avenir, nous pensons que cette technologie permettra aux gens de surveiller l’état de santé de leur peau à tout moment avec un simple appareil portable. «
Dr Yu Xinge, professeur assistant, Département de génie biomédical, City University of Hong Kong
La source:
Université de la ville de Hong Kong
Référence du journal:
Song, E., et al. (2021) Dispositifs électromécaniques miniaturisés pour la caractérisation de la biomécanique des tissus profonds. Génie biomédical de la nature. doi.org/10.1038/s41551-021-00723-y.
