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Jun 23, 2023

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Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 9221 (2022) Citer cet article 2655 Accès 4 Citations 9 Détails des métriques Altmetric La microscopie photoacoustique à résolution optique (OR-PAM) est un remarquable

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9221 (2022) Citer cet article

2655 Accès

4 citations

9 Altmétrique

Détails des métriques

La microscopie photoacoustique à résolution optique (OR-PAM) est une technique d'imagerie biomédicale remarquable qui permet de visualiser sélectivement les microtissus avec une haute résolution optique-dépendante. Cependant, l’OR-PAM traditionnel utilisant des platines mécaniques fournit une vitesse d’imagerie lente, ce qui rend difficile l’interprétation biologique des tissus in vivo. Dans cette étude, nous avons développé un OR-PAM à grande vitesse utilisant un miroir MEMS récemment commercialisé. Ce système (MEMS-OR-PAM) se compose d'un miroir MEMS 1 axe et d'une platine mécanique. De plus, cette étude propose une nouvelle méthode d’étalonnage qui supprime rapidement la distorsion spatiale provoquée par un balayage MEMS rapide. La méthode d'étalonnage proposée peut facilement corriger les distorsions causées à la fois par la géométrie de balayage du miroir MEMS et par son mouvement non linéaire en exécutant une séquence d'images une seule fois à l'aide d'une règle cible. La combinaison de MEMS-OR-PAM et de la méthode de correction de distorsion a été vérifiée à l'aide de trois expériences : (1) imagerie fantôme du squelette de feuille pour tester l'efficacité de la correction de distorsion ; (2) mesure de la résolution spatiale et de la profondeur de champ (DOF) pour les performances du système ; (3) imagerie capillaire digitale in vivo pour vérifier leur utilisation biomédicale. Les résultats ont montré que la combinaison pouvait atteindre une capacité d'imagerie à grande vitesse (32 s en 2 × 4 mm) et à haute résolution latérale (~ 6 µm) et visualiser avec précision la structure circulante des capillaires des doigts.

La microscopie photoacoustique (PAM) est une mise en œuvre typique de l'imagerie photoacoustique (PAI) et constitue une technologie d'imagerie biomédicale innovante qui permet d'obtenir une résolution plus élevée, un contraste optique riche et une profondeur de pénétration supérieure par rapport à l'imagerie optique1,2,3. Les systèmes PAM utilisent une structure confocale d'irradiation laser et de détection par ultrasons pour générer et détecter des ondes photoacoustiques provenant d'un absorbeur optique dans les tissus vivants, puis effectuer une acquisition de données volumétriques et une reconstruction d'image du sujet. De plus, comme le contraste des images PA reconstruites dépend des propriétés de l'absorbeur optique à l'intérieur du tissu, le PAM est capable de réaliser une imagerie anatomique et fonctionnelle sans étiquette en utilisant un absorbeur endogène tel que l'oxy/désoxy-hémoglobine4, la mélanine5 et l'ADN. /ARN6. En raison de ces avantages uniques, le PAM a été largement utilisé dans de nombreuses études cliniques et précliniques, telles que l'oncologie5,7, les neurosciences8,9, l'histologie10,11,12,13, la dermatologie14, l'ophtalmologie15,16 et la cardiologie17.

La microscopie photoacoustique à résolution optique (OR-PAM) est une implémentation PAM qui permet d'obtenir une résolution spatiale plus élevée1,18,19. Il utilise une irradiation laser étroitement focalisée avec une zone focale beaucoup plus petite que celle du faisceau de réception acoustique. En conséquence, OR-PAM a atteint une haute résolution latérale optique-dépendante de 0,2 à 10 µm avec une profondeur de pénétration allant jusqu'à 1 mm20,21,22,23,24. De plus, sa haute résolution indique le potentiel de performance (1 ) imagerie clinique des capillaires et de leur activité métabolique, (2) imagerie préclinique de petits animaux tels que les souris21,25.

Malgré leur capacité d'imagerie importante, les systèmes OR-PAM conventionnels ont une vitesse d'imagerie limitée car ils utilisent un scanner mécanique bidimensionnel équipé d'étages de moteur pas à pas pour l'acquisition de données volumétriques PA22,23. En particulier, OR-PAM nécessite un grand nombre de points de numérisation pour refléter sa haute résolution latérale pour la qualité de l'imagerie ; par conséquent, le balayage mécanique bidimensionnel nécessite un temps d’imagerie très long. Dans un article précédent, OR-PAM basé sur la platine mécanique avait une fréquence de balayage tomographique 2D (mode B) de 1 Hz/mm et un temps d'acquisition volumétrique 3D de 7 min sur une zone de 1 × 1 mm223,26,27. . L’inconvénient des longues durées d’imagerie de l’OR-PAM conventionnel provoque non seulement des artefacts de mouvement lors de l’imagerie PA de tissus vivants, mais rend également difficile l’interprétation biologique des images PA obtenues. Par conséquent, les techniques permettant d’augmenter la vitesse d’imagerie de l’OR-PAM sont très demandées.