Un nouveau microendoscope sur le point de faire progresser notre compréhension du cerveau – Technoguide

Les chercheurs ont démontré un nouvel endoscope qui combine de manière unique l’imagerie photoacoustique et fluorescente dans un appareil de l’épaisseur d’un cheveu humain. L’appareil pourrait un jour fournir de nouvelles connaissances sur le cerveau en permettant de mesurer la dynamique sanguine en même temps que l’activité neuronale.

«La combinaison de ces modalités d’imagerie pourrait améliorer notre compréhension de la structure et du comportement du cerveau dans des conditions spécifiques comme après un traitement avec un médicament ciblé», a déclaré le chef d’équipe de recherche Emmanuel Bossy du CNRS / Université Grenobe Alpes Laboratoire Interdisciplinaire de Physique. “La petite taille de l’endoscope aide à minimiser les dommages aux tissus lors de son insertion dans le cerveau de petits animaux pour l’imagerie.”

Dans la revue Biomedical Optics Express de l’Optical Society (OSA), l’équipe de recherche de Bossy, en collaboration avec l’équipe de Paul C.Beard de l’University College London, décrit leur nouvel endoscope multimodalité et montre qu’il peut acquérir des images photoacoustiques et fluorescentes de globules rouges. et des perles fluorescentes.

Deux images valent mieux qu’une

L’acquisition d’images de fluorescence et photoacoustiques avec le même appareil fournit automatiquement des images co-enregistrées avec des informations complémentaires. Les signaux fluorescents, qui sont créés lorsqu’un marqueur fluorescent absorbe la lumière et la réémet avec une longueur d’onde différente, sont les plus utiles pour marquer des régions spécifiques de tissu. D’autre part, les images photoacoustiques, qui capturent une onde acoustique générée après l’absorption de la lumière, ne nécessitent pas d’étiquettes et peuvent donc être utilisées pour imager la dynamique du sang, par exemple.

Le nouvel endoscope utilise une technique appelée mise en forme de front d’onde optique pour créer une tache de lumière focalisée à l’extrémité d’imagerie d’une très petite fibre optique multimode. “La lumière se propageant dans une fibre multimode est brouillée, ce qui rend impossible de voir à travers la fibre”, a déclaré Bossy. “Cependant, ce type de fibre est avantageux pour l’endoscopie car il est extrêmement petit par rapport aux faisceaux de fibres d’imagerie utilisés pour de nombreux dispositifs endoscopiques médicaux.”

Pour voir à travers la fibre optique multimode, les chercheurs ont utilisé le modulateur spatial de lumière pour envoyer des modèles de lumière spécifiques à travers la fibre et créer un point de mise au point à l’extrémité de l’imagerie. Lorsque le point de mise au point atteint l’échantillon, il crée un signal qui peut être utilisé pour créer une image point par point en balayant le point sur l’échantillon. Bien que d’autres chercheurs aient utilisé des fibres multimodes pour l’endoscopie par fluorescence, ces nouveaux travaux représentent la première fois que l’imagerie photoacoustique a été incorporée dans ce type de conception d’endoscope.

Ajout de la sensibilité sonore

Les chercheurs ont ajouté l’imagerie photoacoustique en incorporant une fibre optique supplémentaire très fine avec une pointe de capteur spéciale sensible au son. Parce que les capteurs acoustiques à fibre optique disponibles dans le commerce ne sont pas sensibles ou assez petits pour cette application, les chercheurs ont utilisé un capteur à fibre optique très sensible récemment développé par l’équipe de recherche de Beard.

«Le spot de lumière focalisé nous permet de construire l’image pixel par pixel tout en augmentant la force des signaux de fluorescence et photoacoustiques car il concentre la lumière au niveau du spot focal», a expliqué Bossy. “Cette lumière concentrée associée à un détecteur sensible a permis d’obtenir des images en utilisant une seule impulsion laser par pixel, alors que les capteurs acoustiques à fibre optique du commerce auraient nécessité de nombreuses impulsions laser.”

Les chercheurs ont fabriqué un prototype de microendoscope mesurant seulement 250 par 125 microns au carré et l’ont utilisé pour imager des billes fluorescentes et des cellules sanguines en utilisant les deux modalités d’imagerie. Ils ont détecté avec succès plusieurs billes fluorescentes de 1 micron et des globules rouges individuels de 6 microns.

Étant donné que l’endoscopie par fluorescence dans le cerveau des rongeurs a été réalisée par d’autres scientifiques, les chercheurs sont convaincus que leur appareil à double modalité fonctionnera dans des conditions similaires. Ils poursuivent désormais leurs travaux pour augmenter la vitesse d’acquisition de l’appareil, avec pour objectif d’acquérir quelques images par seconde.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par The Optical Society. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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