Vers une Endoscopie Raman Résolue Spectralement

L’imagerie Raman cohérente s’est imposée comme une technique puissante, tant dans le domaine clinque que dans la recherche. Sa capacité à cibler des liaisons moléculaires spécifiques permet une imagerie hautement spécifique, ouvrant de nouvelles perspectives passionnantes dans l’analyse histologique et l’imagerie cellulaire. Chez Lightcore Technology, nous faisons progresser ces capacités en introduisant l’imagerie par diffusion Raman cohérente anti-Stokes (CARS) dans un format miniaturisé et endoscopique, tout en affrontant des défis techniques majeurs comme le bruit de fond dû au mélange à quatre ondes (FWM), un obstacle récurrent dans l’imagerie CARS. Des études initiales utilisant des lasers femtosecondes ont confirmé la faisabilité de cette approche, mais leurs courtes impulsions, bien qu’offrant une haute puissance de crête, limitent la résolution spectrale. Cela entrave la discrimination entre espèces spectrales similaires au sein des tissus.

Nos recherches actuelles se concentrent sur l’intégration d’une source laser compacte et stable à impulsions picosecondes pour l’imagerie endoscopique CARS. En partenariat avec Refined Laser Systems (RLS), nous avons intégré le laser PICUS DUO EOM avec notre endoscope multiphoton, délivrant des impulsions de 1 à 4 ps à 40 MHz. Cette plage d’impulsions offre un compromis idéal : une puissance crête suffisante avec une meilleure résolution spectrale. Pour ces expériences préliminaires, nous avons réglé le nombre d’onde à 2850 cm⁻¹, ciblant les liaisons CH₂, abondantes dans les structures riches en lipides. Les puissances moyennes étaient de 50 mW pour la pompe (799 nm) et 90 mW pour le Stokes (1034 nm), avec des images collectées en mode épi, assurant une véritable configuration endoscopique.

Lors de nos premiers essais avec des échantillons de tissus fixés, l’endoscope a capturé des structures détaillées dans des tissus variés. Les fibres élastiques de l’aorte ont révélé des motifs d’élastine bien définis, tandis que des échantillons d’os secs ont illustré la matrice riche en lipides avec une netteté remarquable. L’imagerie du tissu cérébral a permis de visualiser des structures neuronales, des cellules gliales et des gaines de myéline, et l’imagerie du tissu cardiaque a capturé des cardiomyocytes organisés ainsi que des vaisseaux sanguins. Ces résultats mettent en lumière la résolution et le niveau de détail du système, avec une différenciation claire entre les divers types de tissus.

Comme l’imagerie en temps réel est essentielle pour des applications pratiques, nous avons également démontré la capacité de l’endoscope à imager des tissus fixés en direct. Nous avons observé des tissus conjonctifs denses, montrant des fibres élastiques et noté l’absence de signal provenant du collagène en raison de la focalisation sur les liaisons CH₂. De plus, des structures lymphatiques et des interconnexions de vaisseaux typiques de l’anatomie lymphatique étaient visibles, reflétant la capacité de l’appareil à différencier les tissus en fonction de leur contenu moléculaire.

Enfin, nous avons réalisé de l’imagerie in-vivo sur la peau abdominale humaine à l’aide du stylo endoscopique sur mesure, capturant des détails structuraux à environ 150 µm sous la surface de la peau. Ces images révèlent un aperçu prometteur des organisations cellulaires au sein du derme et possiblement des glandes sébacées. La potentialité in-vivo de notre endoscope ouvre la voie à un examen non invasif et en temps réel des tissus humains avec une spécificité moléculaire, offrant un potentiel considérable pour l’analyse histologique, les applications dermatologiques, et au-delà.

L’échelle de toutes les images ci-dessus représente 60 µm.

Ces premières découvertes démontrent nos progrès vers une imagerie Raman résolue spectralement pour l’endoscopie. Notre technologie promet une nouvelle approche pour l’imagerie histologique, avec des implications tant dans la recherche que dans les applications cliniques. Nous sommes impatients d’explorer les futures implications de cette technologie, à mesure que nous continuons à affiner et à élargir ses capacités.