Système d'imagerie optique diffuse hyperspectral intégré à une aiguille de biopsie neurochirurgicale afin d'en améliorer la sécurité

Lorsqu'un patient a une tumeur au cerveau, la première étape consiste souvent à évaluer le grade de celle-ci grâce à des méthodes d'imagerie conventionnelles, soit l'imagerie par résonance magnétique ou le CT-scan. Un des traitements standards qui suit le diagnostic est la résection de la tumeur par chirurgie à crâne ouvert, suivi de chimiothérapie et/ou radiothérapie. Toutefois, il est parfois nécessaire, avant de se rendre à un tel extrême, de procéder à une biopsie du cerveau. Les principales indications pour une biopsie sont les lésions profondes, les tumeurs traitées seulement par radiothérapie et chimiothérapie, la présence d'une infection ou bien une santé trop fragile du patient. Cette procédure minimalement invasive a pour objectif de récolter un échantillon tumoral afin d'obtenir davantage d'informations pathologiques et d'émettre un diagnostic plus précis que ce qui est possible d'obtenir avec les techniques d'imagerie conventionnelles. Comme toute procédure chirurgicale, les biopsies aux cerveaux ont leurs limitations et leurs risques. Un des plus grands risques liés à la biopsie est l'hémorragie causée par la rupture d'un vaisseau sanguin lors de la prise d'échantillon. Dans le cadre de cette maîtrise, un système d'imagerie optique a été intégré sur une aiguille de biopsie commerciale. Ce système exploite la tomographie par optique diffuse qui est utilisée avec une nouvelle configuration. Cette configuration a été préalablement testée avec une sonde tomographique qui comporte 12 paires de fibres, une d'illumination et une de détection, sur 360°. Au bout de ces fibres se trouvent des prismes permettant l'illumination à 90° par rapport à la longueur de la sonde. Il a été démontré dans un article publié dans Optics Letters que ce design optique était apte à détecter une ou deux inclusions absorbantes de 1mm de diamètre dans un fantôme biologique composé d'Intralipide 1% comme milieu diffus et de tiges de carbone comme absorbeurs. Suite à cela, un protocole de fabrication a été élaboré afin de pouvoir intégrer ce design optique à une aiguille de biopsie commerciale. La fabrication a ensuite été faite à l'École Polytechnique, en collaboration avec Optech. Le prototype intégré comporte 18 fibres, 9 comme sources et 9 comme détecteurs, sur un arc de cercle de 200°, évitant ainsi de bloquer la fenêtre de biopsie. À la place de prismes, il utilise un seul micromiroir unique pour l'illumination et la détection perpendiculaires à l'aiguille. Le prototype a subi des tests de propagation de la lumière afin de valider l'homogénéité de l'illumination et la détection en plus de mettre en évidence certaines failles du design. Finalement, les tests de détection d'inclusions absorbantes ont été réitérés avec le prototype intégré. Il a été démontré que ce dernier, malgré que les fibres ne couvrent pas une circonférence de 360°, est apte à repérer les mêmes configurations d'inclusions que la sonde tomographique. Malgré les nombreuses étapes encore nécessaires avant l'intégration du prototype intégré en salle d'opération, l'étendue des résultats de ce mémoire montre un avenir prometteur pour cette technologie.