Le « système d’imagerie bimodale échographie-photoacoustique » combine le contraste de l’imagerie moléculaire avec l’imagerie ultrasonore et peut visualiser les informations moléculaires et structurelles à l’intérieur du corps en temps réel sans aucun rayonnement ionisant. Cet avantage lui donne le potentiel d’améliorer le diagnostic médical en fournissant diverses informations physiologiques et histologiques, garantissant ainsi une plus grande précision et sécurité pour les patients. Cependant, l’intégration des voies optiques et ultrasonores réduit toujours les performances du système dans les transducteurs ultrasonores conventionnels. Par conséquent, un nouveau transducteur capable de réaliser une intégration simple et transparente est crucial pour une application pratique.
Professeur Chulhong Kim (Département de génie électrique, Département de génie informatique de convergence, Département de génie mécanique et École des sciences et technologies de convergence), Dr Seonghee Cho (Département de génie électrique) et Ph.D. Le candidat Minsu Kim (Département d’ingénierie informatique de convergence) de l’Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) a relevé les défis inhérents aux systèmes photoacoustiques à ultrasons conventionnels en développant un nouveau transducteur ultrasonique transparent (TUT) présentant de hautes performances. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans le ‘Communications naturelles.’
Un transducteur à ultrasons transmet ou reçoit des ultrasons. Les transducteurs à ultrasons conventionnels sont généralement fabriqués à l’aide de plusieurs couches opaques pour maximiser les performances acoustiques, et ils ne peuvent pas être intégrés de manière transparente dans les trajets lumineux. Cette limitation fondamentale diminue toujours les performances des systèmes optiques et échographiques. Alors que de nombreux projets de recherche récents explorent activement l’utilisation de matériaux transparents dans les TUT pour résoudre ce problème, obtenir la transparence et les meilleures performances acoustiques sur toutes les couches de transducteurs reste un problème.
Cette recherche démontre un matériau transparent utilisant un composite époxy de dioxyde de silicium (SiO2) et l’applique à un nouveau TUT. Le nouveau TUT présente une transparence optique exceptionnelle (> 80 %) et conserve la même bande passante (± 30 % à la fréquence centrale) que les transducteurs à ultrasons opaques classiques.
L’utilisation du nouveau TUT dans le système bimodal échographie-photoacoustique a permis d’obtenir des rapports profondeur/résolution dépassant 500 pour l’imagerie échographique et 370 pour l’imagerie photoacoustique. Ces ratios sont trois à six fois supérieurs à ceux des systèmes simples photoacoustiques traditionnels. Notamment, cette recherche brise la limite conventionnelle d’un rapport profondeur/résolution de 200 dans la recherche photoacoustique, atteignant 370.
Ce système d’imagerie permet également de réaliser facilement des images structurelles et fonctionnelles complexes d’animaux vivants et d’humains.
Le professeur Chulhong Kim de POSTECH a exprimé son optimisme en déclarant : « L’application de cette technologie s’étend à divers dispositifs médicaux, englobant des tâches telles que l’utilisation de la stimulation lumineuse pour la manipulation cellulaire, le recours à la chirurgie au laser pour l’ablation des tumeurs et l’utilisation des ultrasons pour l’examen des tissus résiduels. » Il a ajouté : « Notre aspiration est que cette recherche soit bénéfique dans divers domaines, notamment ceux utilisant des capteurs à ultrasons et optiques tels que les appareils mobiles et la robotique. »
La recherche a été menée avec le soutien du programme de recherche à mi-carrière, du programme de bourses Sejong, du programme gouvernemental de R&D sur les dispositifs médicaux, du BK21, du projet BRIDGE et du programme des principaux instituts de recherche pour les universités de la Fondation nationale de recherche de Corée.
2024-03-12 05:38:20
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