Dans la première étude de ce type, les chercheurs de Johns Hopkins apportent la preuve qu'une autre technique d'imagerie pourrait un jour remplacer les méthodes actuelles qui nécessitent un rayonnement potentiellement nocif.
Les résultats, publiés dans le numéro d'avril de IEEE Transactions in Medical Imaging, détaillent le succès d'une procédure cardiaque, mais peuvent potentiellement être appliqués à toute procédure utilisant un cathéter, telle que la fécondation in vitro, ou des chirurgies utilisant le robot da Vinci, où les cliniciens besoin d'une vue plus claire des grands navires.
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« C'est la première fois que quelqu'un montre que l'imagerie photoacoustique peut être réalisée dans un cœur animal vivant avec une anatomie et une taille similaires à celles des humains. Les résultats sont très prometteurs pour les futures itérations de cette technologie », explique Muyinatu Bell, professeur adjoint de génie électrique et informatique à l'Université Johns Hopkins, directeur du laboratoire d'ingénierie des systèmes photoacoustiques et ultrasoniques (PULSE) et auteur principal de l'étude.
L'équipe de Bell composée de membres du laboratoire PULSE et de collaborateurs cardiologues a testé la technologie lors d'une intervention cardiaque, une procédure dans laquelle un long tube fin appelé cathéter est inséré dans une veine ou une artère, puis enfilé jusqu'au cœur pour diagnostiquer et traiter diverses maladies cardiaques tels que des battements cardiaques anormaux. Les médecins utilisent actuellement le plus souvent une technique appelée fluoroscopie, une sorte de film radiographique, qui ne peut montrer que l'ombre de la pointe du cathéter et ne fournit pas d'informations détaillées sur la profondeur. De plus, ajoute Bell, cette technologie de visualisation actuelle nécessite des rayonnements ionisants, qui peuvent être nocifs pour le patient et le médecin.
L'imagerie photoacoustique, expliquée simplement, est l'utilisation de la lumière et du son pour produire des images. Lorsque l'énergie d'un laser pulsé éclaire une zone du corps, cette lumière est absorbée par des photo-absorbants dans le tissu, tels que la protéine qui transporte l'oxygène dans le sang (hémoglobine), ce qui entraîne une petite augmentation de la température. Cette augmentation de la température crée une expansion thermique rapide, qui génère une onde sonore. L'onde sonore peut ensuite être reçue par une sonde à ultrasons et reconstruite en image.
Les études antérieures sur l'imagerie photoacoustique ont principalement porté sur son utilisation en dehors du corps, comme pour les procédures de dermatologie, et peu ont essayé d'utiliser une telle imagerie avec une lumière laser placée à l'intérieur. L'équipe de Bell voulait explorer comment l'imagerie photoacoustique pourrait être utilisée pour réduire l'exposition aux rayonnements en testant un nouveau système robotique pour suivre automatiquement le signal photoacoustique.
Pour cette étude, l'équipe de Bell a d'abord placé une fibre optique à l'intérieur du noyau creux d'un cathéter, avec une extrémité de la fibre connectée à un laser pour transmettre la lumière; de cette façon, la visualisation de la fibre optique coïncidait avec la visualisation de la pointe du cathéter.
L'équipe de Bell a ensuite effectué une catherisation cardiaque sur deux porcs sous anesthésie et a utilisé la fluoroscopie pour cartographier initialement le trajet du cathéter sur son chemin vers le cœur.
L'équipe de Bell a également utilisé avec succès la technologie robotique pour tenir la sonde à ultrasons et maintenir une visualisation constante du signal photoacoustique, recevant un retour d'image tous les quelques millimètres.
Enfin, l'équipe a examiné le tissu cardiaque du porc après les procédures et n'a trouvé aucun dommage lié au laser. Alors que l'équipe doit effectuer plus d'expériences pour déterminer si le système d'imagerie photoacoustique robotique peut être miniaturisé et utilisé pour naviguer dans des voies plus complexes, ainsi que réaliser des essais cliniques pour prouver définitivement la sécurité, ils disent que ces résultats sont une étape prometteuse.
Nous prévoyons qu'en fin de compte, cette technologie sera un système complet qui servira le quadruple objectif de guider les cardiologues vers le cœur, de déterminer leurs emplacements précis dans le corps, de confirmer le contact des extrémités du cathéter avec le tissu cardiaque et de déterminer si les cœurs endommagés ont été réparés pendant les procédures d'ablation par radiofréquence cardiaque. «
Muyinatu Bell, Université Johns Hopkins
