L’imagerie photoacoustique par laser pulsé (PL-PAI) est une nouvelle méthode d’imagerie biomédicale. Non invasive et non ionisante, elle combine la haute sélectivité de l’imagerie optique des tissus avec la profondeur de pénétration de l’imagerie ultrasonore. Cette méthode s’affranchit en principe de la diffusion de la lumière et permet d’obtenir des images tissulaires à haute résolution et à contraste élevé, ce qui explique l’intérêt croissant qu’elle suscite et son utilisation de plus en plus fréquente dans le domaine biomédical.

Nouvelle technologie d'imagerie :

L'imagerie photoacoustique par laser pulsé trouve des applications dans deux domaines majeurs : la médecine clinique et la détection biologique. Ses avantages techniques uniques la distinguent des méthodes d'imagerie traditionnelles telles que l'échographie et la tomodensitométrie. Grâce à la faible largeur d'impulsion du laser pulsé, la résolution d'image peut atteindre le micron. La différence d'absorption des substances par les cellules tissulaires, due à la variation de longueur d'onde, permet d'obtenir des images à contraste ultra-élevé. Sous l'effet d'un laser à longueur d'onde spécifique, comme le laser à 532 nm, les photons peuvent pénétrer jusqu'à plusieurs centimètres de profondeur dans les tissus, permettant ainsi une imagerie en profondeur. L'absence d'agent de contraste exogène garantit la sécurité de l'opérateur et de l'échantillon, et élimine tout risque d'irradiation. Enfin, cette méthode d'imagerie peut également fournir des informations fonctionnelles telles que la saturation en oxygène des tissus et l'hémodynamique.

Principe:

Le principe de l'imagerie photoacoustique se divise en cinq étapes. Premièrement, un laser à impulsion courte illumine le tissu biologique, et l'énergie laser est absorbée par celui-ci. Deuxièmement, le tissu, ayant absorbé une grande quantité d'énergie, ne peut la restituer rapidement ; sa température augmente, provoquant une dilatation thermoélastique. Le flux de chaleur périodique induit une dilatation et une contraction du milieu environnant, générant ainsi des ondes ultrasonores. Troisièmement, le transducteur ultrasonore reçoit le signal ultrasonore émis par le tissu. Quatrièmement, un circuit spécifique amplifie et filtre ce signal. Enfin, un algorithme de reconstruction d'image permet à l'ordinateur de convertir le signal ultrasonore en une image de la structure interne de l'organisme. Lorsque l'éclairage est uniforme, l'image reconstruite correspond à la distribution d'absorption.

Équipement

Un système d'imagerie photoacoustique est un système complexe comprenant principalement quatre éléments clés : une source de lumière laser pulsée, un système de détection ultrasonore, un système de balayage et un système de contrôle informatique. La source lumineuse, élément central de l'imagerie photoacoustique, est généralement un laser Nd:YAG ou un laser 532 nm dérivé du doublage de fréquence du laser Nd:YAG. Parmi ces lasers, les lasers à microprocesseur sont privilégiés pour leur miniaturisation, leur puissance de crête, leur grande stabilité et leur faible coût. Les systèmes de détection ultrasonore utilisent couramment des transducteurs piézoélectriques en céramique ou des transducteurs ultrasonores micromécaniques capacitifs. Les premiers sont associés au laser à microprocesseur pour une performance optimale. Le système de balayage permet de scanner les échantillons de tissus en deux ou trois dimensions. Enfin, le système informatique reconstruit l'image pour obtenir une image haute résolution et à contraste élevé.

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Précautions:

En pratique, compte tenu des différences de propriétés d'absorption et de profondeur sous-cutanée des tissus, ainsi que d'autres variations, il est souvent nécessaire que les professionnels choisissent des paramètres laser appropriés et des programmes de balayage adaptés. En médecine clinique, il est également indispensable d'obtenir la coopération des patients, de veiller à la sécurité laser, de les protéger et d'adapter le traitement à leur situation clinique.

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