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Un outil à ultrasons permet de mesurer le débit sanguin et d'obtenir des images des microvasculatures du cerveau

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Pour imager les vaisseaux microscopiques et mesurer le flux sanguin dans le cerveau, les chercheurs utilisent un outil appelé microscopie de localisation par ultrasons.

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Elle fonctionne en utilisant des bulles microscopiques circulant dans le sang comme agent de contraste pour mesurer la réflexion des ondes acoustiques à haute fréquence qui traversent le corps. Jusqu'à récemment, l'acquisition d'images de cette manière était lente et gourmande en données. Aujourd'hui, les chercheurs ont mis au point un algorithme basé sur les curvelets pour mesurer et reconstruire rapidement la vascularisation et le flux sanguin dans le cerveau de souris. Leur travail pourrait être utilisé pour permettre des recherches futures sur les mécanismes neurovasculaires qui sous-tendent des maladies comme la maladie d'Alzheimer.

L'approche mise au point par les chercheurs du Beckman Institute for Advanced Science and Technology de l'université de l'Illinois Urbana-Champaign (Urbana, IL, États-Unis) utilise la technologie des ultrasons pour produire des images de la microvasculature du cerveau entier en quelques secondes seulement. La méthode repose sur la rotation et la mise à l'échelle de nombreuses petites courbes arbitraires pour s'adapter à la structure locale des données d'imagerie des microbulles. 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.

Cette méthode nécessite une très petite quantité de données de microbulles pour reconstruire le flux sanguin et la microvasculature des tissus. Elle tire parti de la rareté inhérente à l'imagerie ultrasonore rapide et accélère le post-traitement en 10 à 30 secondes. Les microbulles sont largement utilisées comme contraste d'imagerie ultrasonore dans l'échographie clinique de l'homme, ce qui ouvre la porte à une future application clinique de la technologie comme évaluation non invasive des accidents vasculaires cérébraux, des occlusions vasculaires et de la santé neurovasculaire, selon les chercheurs.

"Nous avons mis au point un outil capable d'imager la microvasculature du cerveau entier avec une résolution spatiale et une profondeur de pénétration très élevées", a déclaré Pengfei Song, professeur adjoint de génie électrique et informatique et de bio-ingénierie, qui a dirigé les travaux. "Notre technologie est, à notre connaissance, la seule capable d'imager la microvasculature du cerveau entier à une très haute résolution, ce qui en fait un outil très intéressant pour les neuroscientifiques."

"De nombreuses maladies et troubles neurologiques ont une très forte corrélation 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 ajouté M. Song.