L'imagerie laser speckle évalue les cœurs des donneurs

Une technique d'imagerie développée à l'origine pour détecter comment la lumière se disperse sur les globules rouges a été améliorée par des chercheurs français afin qu'elle puisse désormais imager en toute sécurité la circulation sanguine coronarienne dans les cœurs de donneurs pendant la perfusion cardiaque ex situ (ESHP), une procédure utilisée pour la préservation du cœur et dépistage. La nouvelle technique, connue sous le nom d'imagerie par contraste orthogonal du chatoiement laser (LSOCI), permet une imagerie non invasive à haute résolution de tous les vaisseaux sanguins périphériques du cœur en temps réel et pourrait fournir des informations précieuses aux médecins sur la qualité d'un organe à transplanter. .

"Cette technologie de speckle dynamique existe depuis longtemps", explique Elise Colin, responsable de l'équipe de l'Université Paris Saclay et de la start-up ITAE Medical Research, "mais elle est normalement appliquée à des objets fixes. Nous ne savions pas si nous serions capable d'obtenir des images de l'activité sanguine quand on l'applique à un objet avec un mouvement important, comme un cœur qui bat."

L'échec du greffon à la suite d'une chirurgie de transplantation cardiaque peut survenir en raison d'anomalies dans l'organe du donneur, comme une maladie coronarienne. Le risque de ces anomalies augmente avec l'âge ou chez les patients souffrant de maladies cardiaques préexistantes. Un dépistage minutieux de ces conditions est donc essentiel pour déterminer si un organe est éligible à la transplantation.

Ces dernières années, l'ESHP a permis d'évaluer le cœur hors du corps. Ici, les médecins surveillent les performances du cœur d'un donneur après que des nutriments oxygénés lui ont été fournis via ses vaisseaux sanguins. Le problème est que la réalisation d'une angiographie coronarienne pendant l'ESHP (pour dépister une maladie coronarienne) peut endommager le cœur. Des techniques d'imagerie alternatives pour identifier le flux sanguin anormal dans les organes du donneur sont donc nécessaires.

La technique LSOCI utilisée dans cette étude analyse les images de speckle, qui résultent des nombreuses interférences constructives et destructives qui se produisent lorsque la surface ou le volume d'un objet est éclairé par une lumière cohérente telle que celle d'un laser. Dans ces images, les chercheurs examinent le paramètre de contraste de chatoiement, que Colin décrit comme un type de "fonction de flou". "Ceci est d'autant plus important que les diffuseurs produisant le signal sont en mouvement, comme c'est le cas des globules rouges, pour lesquels cette technique a été développée", explique-t-elle.

Colin et ses collègues ont maintenant amélioré le LSOCI pour observer les petits vaisseaux sanguins dans le cœur. La nouvelle méthode, qu'ils détaillent dans le Journal of Biomedical Optics, est capable d'analyser le flux sanguin dans l'organe à l'aide d'un filtre polarimétrique spécifique qui favorise les interactions entre les ondes lumineuses qui ont subi davantage de diffusions multiples. Ces interactions se produisent généralement en profondeur dans les vaisseaux sanguins, ce qui signifie que la diffusion de la lumière en surface est supprimée. Les motifs de speckle produits sont donc principalement produits par la diffusion multiple de globules rouges en mouvement à l'intérieur des vaisseaux.

Dans le cas d'un organe qui bouge périodiquement, comme le cœur, les chercheurs doivent pouvoir calculer la fonction de flou sans qu'elle soit affectée par le mouvement global de l'organe. Pour ce faire, Colin et ses collègues ont développé un algorithme qui leur a permis de sélectionner les images qui ont le moins de mouvement entre elles, sur différentes périodes de battements cardiaques.

"Il est important de comprendre que les images résultantes ne contiennent pas les mêmes informations qu'une image radiométrique, par exemple", explique-t-elle à Physics World. "Les images produites sont des images animées de globules rouges, et lorsque le cœur est amené à cesser de battre, aucun vaisseau n'est visible sur l'image."

Les images obtenues représentent la vascularisation du cœur à différents moments et en analysant une séquence de ces images, la technique peut être utilisée pour visualiser des vascularisations aussi petites que 100 µm en quelques secondes. Il pourrait ainsi être utilisé pour identifier les anomalies de la perfusion myocardique révélatrices de maladies cardiaques sous-jacentes, expliquent les chercheurs.

L'e-tatouage ultra fin permet une surveillance cardiaque continue

"Ces informations sont précieuses pour les médecins afin qu'ils puissent évaluer la qualité d'un organe à transplanter", explique Colin. "Cette information est importante car elle permet d'envisager l'utilisation de greffons avec des limites d'âge moins strictes, car nous disposons désormais d'une méthode de post-évaluation pour évaluer l'état de santé de ces organes donneurs. Cela a pour conséquence indirecte d'augmenter le nombre de possibilités de transplantation."

Colin et ses collègues sont maintenant en train de déposer un brevet pour une méthode d'étalonnage temporel basée sur leur technique, mais disent qu'ils doivent encore valider le concept spécifiquement pour leur méthode d'amélioration d'image. "Une fois cela fait, nous pourrons nous assurer que les médecins ont accès à une image avec un index médical quantifié, c'est-à-dire que les valeurs sont comparables dans le temps d'un système à l'autre", précise Colin. "Nous aimerions également poursuivre nos recherches sur l'optimisation de la polarisation. Cela nous permettrait d'obtenir le meilleur contraste et d'aller vers l'obtention d'informations tridimensionnelles."