Pour les personnes présentant un risque élevé de développer un cancer du sein, des dépistages fréquents par échographie peuvent aider à détecter les tumeurs à un stade précoce. Des chercheurs du MIT ont développé un système à ultrasons miniaturisé qui pourrait faciliter la réalisation plus fréquente d'échographies mammaires, à domicile ou chez un médecin.
Le nouveau système consiste en une petite sonde à ultrasons reliée à un module d'acquisition et de traitement un peu plus grand qu'un smartphone. Ce système peut être utilisé en déplacement lorsqu'il est connecté à un ordinateur portable pour reconstruire et visualiser des images 3D grand angle en temps réel.
Tout est plus compact, ce qui peut faciliter son utilisation dans les zones rurales ou pour les personnes susceptibles d'avoir des obstacles à ce type de technologie.
Canan Dagdeviren, professeur agrégé d'arts et de sciences médiatiques au MIT et auteur principal de l'étude
Avec ce système, dit-elle, davantage de tumeurs pourraient être détectées plus tôt, ce qui augmente les chances de succès du traitement.
Colin Marcus PhD '25 et ancien postdoctorant du MIT, Md Osman Goni Nayeem, sont les principaux auteurs de l'article, qui paraît dans la revue. Matériaux de santé avancés. Les autres auteurs de l'article sont Aastha Shah, Jason Hou et Shrihari Viswanath, étudiants diplômés du MIT ; Maya Eusebio, stagiaire d'été au MIT et étudiante de premier cycle à l'Université de Floride centrale ; David Sadat, spécialiste de recherche au MIT Media Lab ; Anantha Chandrakasan, doyenne du MIT ; et Tolga Ozmen, chirurgien du cancer du sein au Massachusetts General Hospital.
Surveillance fréquente
Bien que de nombreuses tumeurs du sein soient détectées par des mammographies de routine, qui utilisent des rayons X, des tumeurs peuvent se développer entre les mammographies annuelles. Ces tumeurs, appelées cancers d'intervalle, représentent 20 à 30 pour cent de tous les cas de cancer du sein et ont tendance à être plus agressives que celles détectées lors des examens de routine.
La détection précoce de ces tumeurs est essentielle : lorsque le cancer du sein est diagnostiqué à un stade précoce, le taux de survie est proche de 100 pour cent. Cependant, pour les tumeurs détectées à des stades ultérieurs, ce taux tombe à environ 25 pour cent.
Pour certaines personnes, des échographies plus fréquentes en plus des mammographies régulières pourraient contribuer à augmenter le nombre de tumeurs détectées précocement. Actuellement, l’échographie n’est généralement effectuée qu’à titre de suivi si une mammographie révèle des zones préoccupantes. Les appareils à ultrasons utilisés à cette fin sont volumineux et coûteux, et leur utilisation nécessite des techniciens hautement qualifiés.
« Il faut des techniciens en échographie qualifiés pour utiliser ces appareils, ce qui constitue un obstacle majeur à l'accès aux ultrasons dans les communautés rurales ou dans les pays en développement où il n'y a pas autant de radiologues qualifiés », explique Viswanath.
En créant des systèmes à ultrasons portables et plus faciles à utiliser, l’équipe du MIT espère rendre les échographies fréquentes accessibles à un plus grand nombre de personnes.
En 2023, Dagdeviren et ses collègues ont développé une série de transducteurs à ultrasons incorporés dans un patch flexible pouvant être attaché à un soutien-gorge, permettant à l'utilisateur de déplacer un tracker à ultrasons le long du patch et d'imager le tissu mammaire sous différents angles.
Ces images 2D pourraient être combinées pour générer une représentation 3D du tissu, mais il pourrait y avoir de petites lacunes dans la couverture, ce qui permettrait de manquer de petites anomalies. En outre, ce réseau de transducteurs devait être connecté à une machine de traitement traditionnelle et coûteuse de la taille d’un réfrigérateur pour visualiser les images.
Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont entrepris de développer un réseau d'ultrasons modifié qui serait entièrement portable et pourrait créer une image 3D de l'ensemble du sein en scannant seulement deux ou trois emplacements.
Le nouveau système qu'ils ont développé est un système d'acquisition de données gazouillées (cDAQ) composé d'une sonde à ultrasons et d'une carte mère qui traite les données. La sonde, qui est un peu plus petite qu'un jeu de cartes, contient un réseau à ultrasons disposé sous la forme d'un carré vide, une configuration qui permet au réseau de prendre des images 3D des tissus situés en dessous.
Ces données sont traitées par la carte mère, qui est un peu plus grande qu'un smartphone et ne coûte qu'environ 300 $ à fabriquer. Tous les composants électroniques utilisés dans la carte mère sont disponibles dans le commerce. Pour visualiser les images, la carte mère peut être connectée à un ordinateur portable, de sorte que l'ensemble du système est portable.
« Les systèmes d'échographie 3D traditionnels nécessitent des composants électroniques coûteux et encombrants, ce qui limite leur utilisation aux hôpitaux et cliniques haut de gamme », explique Chandrakasan. « En repensant le système pour qu'il soit ultra-sparse et économe en énergie, ce puissant outil de diagnostic peut être déplacé hors de la suite d'imagerie et vers un format portable accessible aux patients du monde entier. »
Ce système consomme également beaucoup moins d'énergie qu'un échographe traditionnel, il peut donc être alimenté avec une alimentation 5 V DC (une batterie ou un adaptateur AC/DC utilisé pour brancher de petits appareils électroniques tels que des modems ou des haut-parleurs portables).
« L'imagerie échographique a longtemps été confinée aux hôpitaux », explique Nayeem. « Pour déplacer l'échographie au-delà du cadre hospitalier, nous avons repensé l'architecture entière, en introduisant un nouveau processus de fabrication d'ultrasons, pour rendre la technologie à la fois évolutive et pratique.
Diagnostic plus précoce
Les chercheurs ont testé le nouveau système sur un sujet humain, une femme de 71 ans ayant des antécédents de kystes mammaires. Ils ont constaté que le système pouvait imager avec précision les kystes et créer une image 3D du tissu, sans lacunes.
Le système peut imager jusqu’à 15 centimètres de profondeur dans les tissus et l’ensemble du sein à partir de deux ou trois emplacements. Et comme l’appareil à ultrasons repose sur la peau sans avoir à être enfoncé dans le tissu comme une sonde à ultrasons classique, les images ne sont pas déformées.
« Grâce à notre technologie, il vous suffit de le placer doucement sur le tissu et il peut visualiser les kystes à leur emplacement d'origine et avec leur taille d'origine », explique Dagdeviren.
L'équipe de recherche mène actuellement un essai clinique plus vaste au Centre de recherche clinique et translationnelle du MIT et au MGH.
Les chercheurs travaillent également sur une version encore plus petite du système de traitement des données, qui aurait à peu près la taille d'un ongle. Ils espèrent le connecter à un smartphone qui pourrait être utilisé pour visualiser les images, rendant ainsi l'ensemble du système plus petit et plus facile à utiliser. Ils prévoient également de développer une application pour smartphone qui utiliserait un algorithme d’IA pour aider à guider le patient vers le meilleur emplacement pour placer la sonde à ultrasons.
Bien que la version actuelle de l'appareil puisse être facilement adaptée pour être utilisée dans un cabinet médical, les chercheurs espèrent que la future version, plus petite, pourra être intégrée à un capteur portable qui pourrait être utilisé à la maison par des personnes présentant un risque élevé de développer un cancer du sein.
Dagdeviren travaille actuellement au lancement d'une entreprise pour aider à commercialiser la technologie, avec l'aide d'une subvention MIT HEALS Deshpande Momentum, du Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship et du MIT Media Lab WHx Women's Health Innovation Fund.
