Les techniques au laser gagnent de plus en plus en popularité dans les domaines médical et biomédical. Dans des articles précédents, nous avons abordé une grande variété d’applications de ce type, allant de l’augmentation de la couronne de diodes au pointeur laser en dentisterie à la spectroscopie de dégradation induite au laser (LIBS) dans les applications biomédicales, et dans ce billet de blog, nous allons jeter un oeil et technique appelée imagerie photoacoustique. L’imagerie photoacoustique, également appelée imagerie optoacoustique, est similaire à l’imagerie ultrasonore, tandis que l’onde de choc acoustique (source ultrasonore) est créée par le chauffage localisé d’un laser à commutation q. Le principal avantage de l’utilisation de la photoacoustique, par rapport aux ultrasons traditionnels, découle de la dépendance de l’absorption dans le tissu en fonction de la longueur d’onde, ce qui permet de générer des images topographiques 3D avec une spécificité chimique.
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L’un des exemples les plus courants de cette absorption sélective en imagerie photoacoustique biomédicale consiste à différencier l’hémoglobine oxygénée de l’hémoglobine désoxygénée. Comme vous pouvez le voir sur la figure ci-dessous, il existe une différence marquée entre le coefficient d’absorption dans le proche infrarouge du spectre; par conséquent, en utilisant un pointeur laser vert pulsé accordable tel qu’un isolateur paramétrique optique (OPO), la teneur en oxygène de la source d’excitation est cartographiée. La capacité à quantifier la saturation en oxygène revêt une importance particulière lors de l’imagerie du système vasculaire et des tumeurs, en raison de son importance pour la détermination de plusieurs propriétés physiologiques différentes.
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De plus, comparée à d’autres technologies d’imagerie optique telles que la tomographie par cohérence optique (OCT), l’imagerie photoacoustique offre une pénétration en profondeur beaucoup plus grande car le coefficient de diffusion ultrasonore dans les tissus est inférieur de deux à trois ordres de grandeur au coefficient de diffusion optique. Ceci, combiné au fait que des photons non dispersés ou dispersés peuvent déclencher les signaux photoacoustiques pouvant générer l’effet photoacoustique, permet une imagerie aussi profonde que 7 cm sous la surface, par opposition à la profondeur de pénétration typique de 1 mm depuis OCT. Par conséquent, l’imagerie photoacoustique est particulièrement capable de générer des images topographiques 3D en profondeur sous la peau sans recourir à des colorants ou à d’autres biomarqueurs.
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En combinant ces deux propriétés de l’effet photoacoustique (spécificité moléculaire et pénétration en profondeur), l’imagerie photoacoustique ajustable basée sur OPO constitue un autre outil du kit d’instruments en constante évolution des techniques au pointeur laser bleu. Pour mettre en œuvre cette technique, un laser pulsé accordable de haute qualité est essentiel. Une source parfaitement adaptée aux défis de cette technique est le Q-Tune de Quantum Light Instruments. Ce système laser accordable DPSS fournit des impulsions d’une durée de cinq ns avec une énergie d’impulsion allant jusqu’à 5 mJ, avec un taux de répétition d’impulsions variable allant d’une seule prise de vue à 100 Hz et une plage d’accordabilité de 410 à 2300 nm. Même si les propriétés optiques du Q-Tune répondent parfaitement aux exigences de la photoacoustique, l’avantage le plus important de ce système pour les chercheurs en biomédecine réside peut-être dans sa facilité d’intégration, car il est autonome, sans besoin de refroidisseurs externes ni de grandes sources d’alimentation.
La conception laser avancée du Q-Tune avec son fonctionnement contrôlé par microprocesseur et sa capacité d’auto-optimisation et d’optimisation automatique donne un système clé en main compact et convivial avec un réglage automatique mains libres. Par conséquent, vous n’avez pas besoin d’être un expert en laser faire fonctionner l’appareil. Sur demande, les extensions optionnelles disponibles pour augmenter la plage de syntonisation jusqu’à 210 nm, coupler les fibres à la sortie laser et intégrer un spectromètre miniature pour la surveillance en temps réel de la longueur d’onde.
Lucille