Comme nous le savons tous, le cancer de l’ovaire est la plus meurtrière de toutes les tumeurs malignes gynécologiques, lorsque le cancer de l’ovaire est détecté à un stade précoce et localisé, la chirurgie et la chimiothérapie peuvent guérir environ 70 à 90% des patientes, contre seulement 20% ou moins lorsqu’il est diagnostiqué aux stades avancés. Et les méthodes de soins standard actuelles sont connues pour avoir une sensibilité plus faible pour la détection précoce du cancer de l’ovaire. En outre, les méthodes de soins standard ont une très faible spécificité pour une évaluation précise du risque de lésions annexielles ovariennes, ce qui entraîne des chirurgies inutiles, donc des complications chirurgicales potentielles et des coûts de soins de santé importants.
Par conséquent, notre technologie sensible à la détection précoce du cancer de l’ovaire et spécifique pour un diagnostic précis des lésions annexielles ovariennes est nécessaire. La tomographie photoacoustique ou PAT éclaire avec des lumières proches infrarouges à des longueurs d’onde spécifiques et est sélectivement absorbée par l’hémoglobine oxygénée et désoxygénée. L’onde photoacoustique générée par l’absorption de la lumière peut cartographier le contraste de l’hémoglobine, et cela peut être coenregistré aux structures anatomiques imagées par ultrasons coenregistrés.
La concentration totale d’hémoglobine et la saturation en oxygène fournissent des informations fonctionnelles sur la vascularisation tissulaire et la consommation d’oxygène. Étant donné que les lésions malignes ont généralement un taux d’hémoglobine totale plus élevé et une saturation en oxygène plus faible, ces deux variables indépendantes peuvent aider à détecter les cancers de l’ovaire plus tôt et différencier avec précision les lésions annexielles malignes des lésions annexielles ovariennes bénignes afin d’améliorer les recommandations de prise en charge chirurgicale. Et nous avons obtenu le pilote des données des patients et les résultats ont démontré que l’imagerie photoacoustique coenregistrée combinée à l’échographie transvaginale et au biomarqueur sanguin du cancer de l’ovaire CA 125 peut effectivement diagnostiquer les lésions annexielles ovariennes.
Nos données pilotes montrent également que l’imagerie photoacoustique coenregistrée peut détecter les cancers de l’ovaire et des trompes de Fallope à un stade précoce. Et la photoacoustique et l’échographie coenregistrées ont été appliquées à la détection et au diagnostic du cancer du sein, du cancer de la peau, du cancer de la thyroïde, du cancer du col de l’utérus, du cancer de la prostate et du cancer colorectal. Cependant, les sondes d’imagerie varient en fonction de la fenêtre d’imagerie des différents organes.
Le premier système commercial d’imagerie photoacoustique et échographique du sein coenregistré est disponible auprès de Sino Medical Instrument. Nous nous attendons à ce que davantage de systèmes d’échographie photoacoustique coenregistrés commerciaux soient disponibles sur le marché. Cependant, les sondes d’imagerie photoacoustique et échographique transvaginale devront être spécialement conçues pour l’imagerie des patients.
Pour commencer, développez le faisceau laser en divergeant d’abord le faisceau avec une lentille plano concave, puis en collimant le faisceau avec une lentille plano convexe. Utilisez deux miroirs pour diriger le faisceau sur un séparateur de faisceau. Divisez le faisceau d’origine en deux à l’aide d’un séparateur de faisceau polarisant, puis divisez les deux faisceaux avec deux autres séparateurs de faisceau du deuxième étage.
De cette façon, le faisceau laser expansé se divisera en quatre faisceaux d’énergie égale. Montez quatre fibres optiques multimodes avec des mandrins en fibre et utilisez quatre lentilles convexes plano pour concentrer les quatre faisceaux laser dans les quatre fibres. Couvrez tous les composants optiques sous une boîte métallique pour vous assurer que le chemin optique n’est pas exposé.
Connectez un moniteur supplémentaire à l’échographie clinique programmable ou au système d’échographie pour exécuter le logiciel d’affichage PATUS pour la visualisation en temps réel de l’hémoglobine totale relative, des cartes de saturation en oxygène du sang et d’autres paramètres fonctionnels. Ensuite, connectez la gâchette interne du laser à la gâchette externe du système à ultrasons et acquérez séquentiellement cinq trames PAT consécutives et une trame ultrasonore coenregistrée. Pour calibrer le système, réglez l’énergie de la pompe laser à un niveau fixe.
Et pour chaque longueur d’onde, vérifiez la sortie d’énergie par impulsion à chaque extrémité de fibre pour vous assurer que la densité d’énergie calculée à chaque longueur d’onde sélectionnée est à la valeur attendue. Pour préparer le système d’imagerie PATUS, allumez le système d’échographie clinique et démarrez le logiciel du système d’échographie. Appuyez sur le bouton du transducteur sur le panneau de commande de l’appareil à ultrasons pour ouvrir l’écran de sélection du transducteur.
Sélectionnez ensuite le transducteur à ultrasons approprié. Calibrez le système laser et entrez l’énergie d’impulsion totale pour chaque longueur d’onde dans le logiciel d’affichage PATUS. Assemblez la sonde PATUS en enfermant les fibres et la sonde à l’intérieur de la gaine de la sonde.
Pour l’imagerie, réglez la position du transducteur PATUS. Une cible hypoéchogène apparaît lentement au centre du B-scan. Sélectionnez ensuite la profondeur souhaitée dans le logiciel de contrôle PATUS et cliquez sur numériser dans le logiciel de contrôle pour lancer l’acquisition de données PATUS en mode B coenregistrée.
Regardez le logiciel d’affichage d’images PATUS pour examiner les images coenregistrées en mode échographie et PAT B en temps réel. Les données PA à longueur d’onde unique sont affichées au-dessus de l’échographie au fur et à mesure de leur acquisition. Répétez les étapes pour acquérir plus d’images et, si nécessaire, imagez la deuxième lésion.
Une fois l’acquisition des données terminée, le logiciel d’affichage PATUS reçoit un déclencheur pour reconstruire les cartes fonctionnelles. Ici, le panneau de gauche montre l’échographie B-scan, tandis que le panneau de droite montre l’hémoglobine totale relative superposée à l’échographie coenregistrée. Sélectionnez une région d’intérêt ou un retour sur investissement, ici l’ovaire cible, pour calculer la carte SO2 dans le retour sur investissement.
Cette image montre une femme préménopausée de 50 ans avec des masses annexielles multikystiques bilatérales révélées par une tomodensitométrie à contraste amélioré. L’image échographique de l’annexexe gauche avec la région d’intérêt ou le ROI marquant le nodule solide suspect à l’intérieur de la lésion kystique est montrée ici. La carte relative de l’hémoglobine totale PAT a été superposée à l’échographie. L’hémoglobine totale relative présentait une distribution vasculaire diffuse étendue dans la plage de profondeur d’un centimètre à cinq centimètres et le niveau était élevé à 17,1.
La distribution de saturation en oxygène du sang a été superposée à l’échographie et le niveau était faible à une valeur moyenne de 46,4%La pathologie chirurgicale a révélé l’adénocarcinome endométrioïde bien différencié des ovaires droit et gauche. La profondeur était marquée sur le côté droit des images B-scan. Cette figure montre une femme de 46 ans présentant des lésions kystiques bilatérales.
L’échographie de l’ovaire droit avec un simple kyste mesurant 4,2 centimètres de diamètre maximum est montrée ici. La carte de l’hémoglobine totale relative PAT superposée à l’échographie coenregistrée montre des signaux de diffusion sur le côté gauche de la lésion avec un faible niveau moyen de 4,8. La carte de saturation en oxygène du sang a révélé une teneur en saturation en oxygène plus élevée de 67,5%La pathologie chirurgicale a révélé un ovaire droit normal avec des kystes folliculaires.
Pour chaque longueur d’onde, mesurez la production totale d’énergie aux quatre extrémités des fibres et comparez-les à un enregistrement précédent. Si la mesure est inférieure de plus d’un millijoule à l’enregistrement, ajustez l’optique pour maximiser le couplage d’énergie. La PAT in vivo utilisant un système d’échographie clinique approuvé par la FDA est une étape importante dans la traduction clinique de la PAT.
Par rapport à l’imagerie ex vivo, l’imagerie humaine in vivo présente de nouveaux défis en matière d’acquisition de données. Les données PAT cliniques peuvent être utilisées pour la recherche de diagnostic assisté par ordinateur. Notre développement technologique et les résultats prometteurs de l’étude pilote sur les patientes incitent les chercheurs et les entreprises à explorer la pleine capacité de la photoacoustique et de l’échographie coenregistrées pour la détection précoce du cancer de l’ovaire et pour la gestion des risques chirurgicaux.
