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La microscopie de localisation par ultrasons permet d’imager les vaisseaux microscopiques et de mesurer le flux sanguin dans le cerveau.

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Pour obtenir une image des vaisseaux microscopiques et mesurer le flux sanguin dans le cerveau, les chercheurs utilisent un outil appelĂ© microscopie de localisation par ultrasons. Il fonctionne en utilisant des bulles microscopiques circulant dans la circulation sanguine comme agent de contraste pour mesurer la rĂ©flexion des ondes acoustiques Ă  haute frĂ©quence traversant le corps. Jusqu’Ă  rĂ©cemment, l’acquisition d’images de cette manière Ă©tait lente et exigeait beaucoup de donnĂ©es.

Des chercheurs du Beckman Institute for Advanced Science and Technology ont mis au point un algorithme basĂ© sur les curvelets pour mesurer et reconstruire rapidement la vascularisation et le flux sanguin du cerveau entier de souris. Leur travail pourrait ĂŞtre utilisĂ© pour permettre des recherches futures sur les mĂ©canismes neurovasculaires qui sous-tendent des maladies comme la maladie d’Alzheimer.

Qi You, un Ă©tudiant diplĂ´mĂ© chercheur Ă  l’UniversitĂ© de l’Illinois Urbana-Champaign, a dirigĂ© les recherches sous la direction de Pengfei Song, un professeur adjoint de gĂ©nie Ă©lectrique et informatique et de bio-ingĂ©nierie.

Leur approche déploie la technologie des ultrasons pour produire des images du cerveau entier de la microvasculature animale en quelques secondes seulement.

Notre mĂ©thode constitue une Ă©norme amĂ©lioration pour la praticabilitĂ© de cette technologie. Au lieu de faire la moyenne de deux ou trois minutes de donnĂ©es, il nous suffit d’une ou deux secondes de donnĂ©es pour obtenir une bonne image. La rĂ©solution temporelle est considĂ©rablement amĂ©liorĂ©e, ce qui est très important pour mesurer les propriĂ©tĂ©s dynamiques du flux sanguin. »

Pengfei Song, professeur adjoint de génie électrique et informatique et de bio-ingénierie.

La mĂ©thode repose sur la rotation et la mise Ă  l’Ă©chelle de nombreuses petites courbes arbitraires pour s’adapter Ă  la structure locale des donnĂ©es d’imagerie des microbulles.

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« Localement, les vaisseaux sont en fait très similaires Ă  des curvelets, ces petites courbes. Vous pouvez dĂ©composer tout vaisseau de forme arbitraire en une combinaison de curvelets arbitraires. Lorsque vous appliquez une transformation de courbure aux donnĂ©es de microbulles, vous constatez que vous n’avez besoin que d’une très petite quantitĂ© de donnĂ©es pour reprĂ©senter la structure complète du vaisseau. Nous avons vĂ©rifiĂ© cet algorithme dans plusieurs types diffĂ©rents de structures de tissus et de vaisseaux, sur lesquels il donne de bons rĂ©sultats. Les vaisseaux sont hĂ©tĂ©rogènes, mais localement, ils suivent une structure homogène similaire », a dĂ©clarĂ© M. You.

La combinaison de ce modèle de curvelet avec un algorithme de promotion de la spartialité a produit une méthode efficace et hautement généralisable pour mesurer le flux sanguin et la vascularisation à partir de données de microbulles dans le cerveau de souris.

La recherche a été effectuée en collaboration avec le Dr Dan Llano, professeur de physiologie moléculaire et intégrative.

« Nous avons dĂ©veloppĂ© un outil capable d’imager la microvasculature du cerveau entier avec une rĂ©solution spatiale et une profondeur de pĂ©nĂ©tration très Ă©levĂ©es. Pour des chercheurs comme Dan, l’utilisation de modèles de maladies chez les petits animaux est très importante pour la comprĂ©hension mĂ©caniste de pathologies comme le vieillissement, la maladie d’Alzheimer ou les accidents vasculaires cĂ©rĂ©braux », a dĂ©clarĂ© Song.

La mĂ©thode nĂ©cessite une très petite quantitĂ© de donnĂ©es de microbulles pour reconstruire le flux sanguin et la microvasculature des tissus. Elle tire parti de la raretĂ© inhĂ©rente Ă  l’imagerie ultrasonore rapide et permet d’accĂ©lĂ©rer le post-traitement en 10 Ă  30 secondes, a prĂ©cisĂ© M. Song.

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Song a soulignĂ© que l’environnement interdisciplinaire unique de Beckman Ă©tait un Ă©lĂ©ment clĂ© de cette collaboration.

« Notre technologie est, Ă  notre connaissance, la seule capable d’imager la microvasculature du cerveau entier Ă  très haute rĂ©solution, c’est donc un outil très sĂ©duisant pour les neuroscientifiques », a dĂ©clarĂ© Song. « L’environnement collaboratif de Beckman encourage les scientifiques Ă  se connecter les uns aux autres et Ă  crĂ©er ce type de recherche. Au quatrième Ă©tage, nous construisons ces puissants outils d’imagerie et nous collaborons avec des chercheurs comme Dan, au deuxième Ă©tage, qui utiliseront ce que nous construisons. L’Institut Beckman est essentiel Ă  cette recherche ».

Les microbulles sont largement utilisĂ©es comme contraste d’imagerie par ultrasons dans l’Ă©chographie clinique de l’homme, ouvrant la porte Ă  une future application clinique de la technologie comme Ă©valuation non invasive de l’AVC, de l’occlusion vasculaire et de la santĂ© neurovasculaire, a dĂ©clarĂ© Song.

« De nombreuses maladies et troubles neurologiques ont une corrélation très forte avec les maladies vasculaires. À terme, notre technologie à ultrasons pourrait être un bon candidat pour une technologie de dépistage, en raison de son faible coût, de sa portabilité et de sa sécurité. Il existe également un fort besoin de développer cette technologie pour des applications précliniques », a-t-il déclaré.

Source :

Institut Beckman pour les sciences et technologies avancées

Référence du journal :

Vous, Q., et al. (2022) Algorithme de promotion de la paritĂ© basĂ© sur la transformation de Curvelet pour la microscopie de localisation rapide par ultrasons. IEEE Transactions sur l’imagerie mĂ©dicale. doi.org/10.1109/TMI.2022.3162839.

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Apasionado del running, vegano a los 25 años y comercial de la ropa, me incorporé al equipo de redacción de AltaVision.news en noviembre de 2021