Un appareil portatif développé à l’Institut de technologie Stevens peut scanner la peau et détecter différents types de cancer de la peau, tels que le carcinome (à gauche), le carcinome épidermoïde (au milieu) et la kératose actinique (à droite). Crédit : Institut de technologie Stevens
Une équipe de l’Institut de technologie Stevens utilise l’imagerie à ondes millimétriques pour réduire le nombre de biopsies inutiles.
Les biopsies cutanées sont désagréables : les médecins découpent de petits morceaux de tissus pour les analyser en laboratoire, laissant les patients avec des plaies douloureuses qui peuvent mettre des semaines à guérir. C’est un prix qui vaut la peine d’être payé si cela permet un traitement précoce du cancer. Cependant, ces dernières années, les efforts de diagnostic agressifs ont fait augmenter le nombre de biopsies. environ quatre fois plus vite que le nombre de cancers détectés, avec environ 30 lésions bénignes maintenant biopsiées pour chaque incidence de cancer de la peau trouvé.
Les chercheurs de l’Institut de technologie Stevens mettent actuellement au point un appareil portatif peu coûteux qui pourrait réduire de moitié le taux de biopsies inutiles tout en offrant aux dermatologues et aux autres médecins de première ligne un accès facile à des diagnostics de cancer de qualité laboratoire. “Nous n’essayons pas de nous débarrasser des biopsies”, a déclaré Negar Tavassolian, directeur du laboratoire de bioélectromagnétisme de Stevens. “Mais nous voulons donner aux médecins des outils supplémentaires et les aider à prendre de meilleures décisions”.
Le dispositif de l’équipe utilise l’imagerie à ondes millimétriques – la même technologie que celle utilisée dans les scanners de sécurité des aéroports – pour scanner la peau d’un patient. (En travaux antérieurs, Tavassolian et son équipe devaient travailler avec de la peau déjà biopsiée pour que l’appareil puisse détecter si elle était cancéreuse).
Les tissus sains réfléchissent les rayons d’ondes millimétriques différemment des tissus cancéreux. Il est donc théoriquement possible de repérer les cancers en surveillant les contrastes dans les rayons réfléchis par la peau. Pour appliquer cette approche à la pratique clinique, les chercheurs ont utilisé des algorithmes pour fusionner les signaux captés par plusieurs antennes différentes en une seule image à bande passante ultra-élevée, réduisant ainsi le bruit et capturant rapidement des images à haute résolution du moindre grain de beauté ou de la plus petite imperfection.
Sous la direction d’Amir Mirbeik, Ph.D. ’18, l’équipe a utilisé une version de table de sa technologie pour examiner 71 patients lors de visites cliniques réelles, et a constaté que ses méthodes pouvaient distinguer avec précision les lésions bénignes et malignes en quelques secondes seulement. Grâce à leur dispositif, Tavassolian et Mirbeik ont pu identifier les tissus cancéreux avec une sensibilité de 97 % et une spécificité de 98 % – un taux compétitif par rapport aux meilleurs outils de diagnostic de qualité hospitalière.
“Il existe d’autres technologies d’imagerie avancées qui peuvent détecter les cancers de la peau, mais il s’agit de grosses machines coûteuses qui ne sont pas disponibles en clinique”, a déclaré Tavassolian, dont les travaux sont publiés dans le numéro du 23 mars de Scientific Reports. “Nous créons un appareil peu coûteux, aussi petit et aussi facile à utiliser qu’un téléphone portable, afin de mettre les diagnostics avancés à la portée de tous.”
Comme la technologie de l’équipe fournit des résultats en quelques secondes, elle pourrait un jour être utilisée à la place d’un dermatoscope grossissant lors des examens de routine, donnant des résultats extrêmement précis presque instantanément. “Cela signifie que les médecins peuvent intégrer des diagnostics précis dans les examens de routine, et finalement traiter plus de patients”, a déclaré Tavassolian.
Contrairement à de nombreuses autres méthodes d’imagerie, les rayons d’ondes millimétriques pénètrent de manière inoffensive dans la peau humaine sur environ 2 mm, de sorte que la technologie d’imagerie de l’équipe fournit une carte 3D claire des lésions scannées. Les améliorations futures de l’algorithme qui alimente l’appareil pourraient améliorer de manière significative la cartographie des marges des lésions, permettant une biopsie plus précise et moins invasive des lésions malignes.
La prochaine étape consistera à intégrer le kit de diagnostic de l’équipe dans un circuit intégré, ce qui pourrait bientôt permettre de produire des dispositifs de diagnostic à ondes millimétriques portatifs fonctionnels pour seulement 100 dollars la pièce, soit une fraction du coût des équipements de diagnostic hospitaliers existants. L’équipe travaille déjà à la commercialisation de sa technologie et espère commencer à mettre ses appareils entre les mains des cliniciens d’ici deux ans.
“La voie à suivre est claire, et nous savons ce que nous devons faire”, a déclaré Tavassolian. “Après cette preuve de concept, nous devons miniaturiser notre technologie, faire baisser son prix et la mettre sur le marché.”
Référence : ” Real-time high-resolution millimeter-wave imaging for in-vivo skin cancer diagnosis ” par Amir Mirbeik, Robin Ashinoff, Tannya Jong, Allison Aued et Negar Tavassolian, 23 mars 2022, ScientifiqueRapports.
DOI: 10.1038/s41598-022-09047-6
