Examiner le diabète avec un scanner cutané et l'IA

Les modifications des petits vaisseaux sanguins sont une conséquence courante du développement du diabète. Des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM) et de Helmholtz Munich ont développé une méthode qui peut être utilisée pour mesurer ces changements microvasculaires dans la peau et ainsi évaluer la gravité de la maladie. Pour y parvenir, ils combinent l’intelligence artificielle (IA) et une technologie innovante d’imagerie optoacoustique haute résolution. L'ouvrage est publié dans la revue Génie biomédical naturel.

Les méthodes d'imagerie optoacoustique utilisent des impulsions lumineuses pour générer des ultrasons à l'intérieur des tissus. Les ondes ultrasonores générées sont ensuite enregistrées par des capteurs et converties en images. Les signaux sont provoqués par de minuscules expansions et contractions des tissus qui entourent les molécules qui absorbent fortement la lumière. L’une de ces molécules est l’hémoglobine. Étant donné que l’hémoglobine est concentrée dans les vaisseaux sanguins, l’imagerie opto-acoustique peut produire des images uniques et détaillées des vaisseaux, ce qui n’est pas possible avec d’autres techniques non invasives.

Les principes de base de l'optoacoustique, ou photoacoustique, sont connus depuis plus d'un siècle, mais les applications pratiques en médecine sont assez récentes. Vasilis Ntziachristos est professeur d'imagerie biologique à TUM et directeur de l'Institut d'imagerie biologique et médicale et du centre de bio-ingénierie de Helmholtz Munich. Avec son équipe, il a développé une gamme de méthodes d'imagerie optoacoustique, parmi lesquelles RSOM, abréviation de mésoscopie optoacoustique raster-scan.

32 changements particulièrement marquants

Les chercheurs ont maintenant utilisé avec succès le RSOM pour étudier les effets du diabète sur la peau humaine. À l’aide d’images RSOM des vaisseaux sanguins des jambes de 75 diabétiques et d’un groupe témoin, les chercheurs ont identifié les caractéristiques du diabète à l’aide d’un algorithme d’IA.

Ils ont créé une liste de 32 changements particulièrement significatifs basés sur des altérations de l’apparence des microvascularisations cutanées. Il s'agissait notamment de caractéristiques telles que le nombre de branches des vaisseaux ou leur diamètre.

RSOM permet une mesure rapide des changements vasculaires

Le fait que les petits vaisseaux sanguins de la peau des diabétiques soient altérés est bien établi grâce aux biopsies, c'est-à-dire à l'examen de petites parties excisées de la peau. Cependant, les biopsies ne représentent pas fidèlement les conditions de vie car elles peuvent déformer les vaisseaux sanguins. Ils sont également invasifs et ne conviennent pas aux observations sur une période prolongée.

Les mesures RSOM, en revanche, ne sont pas invasives, durent moins d’une minute et ne font pas appel à des radiations ou à des agents de contraste. “Les autres méthodes optiques n'atteignent pas la profondeur ou le détail atteint par le RSOM”, explique Angelos Karlas, clinicien principal de l'étude.

Avec une seule mesure RSOM, des données sur différentes profondeurs de la peau peuvent être obtenues simultanément. Cela a permis aux chercheurs de déterminer pour la première fois que le diabète affecte différemment les vaisseaux des différentes couches de la peau. Par exemple, alors que le nombre de vaisseaux et de branches dans la couche dite dermique était réduit chez les diabétiques, ils augmentaient plus près de la surface de la peau, dans la couche dite épidermique.

Évaluer le stade du diabète en combinant les caractéristiques de la peau

Les 32 caractéristiques mentionnées ci-dessus sont toutes affectées par la progression et la gravité de la maladie. Pourtant, ce n’est que lorsqu’ils sont combinés et qu’un score est calculé qu’un lien peut être établi à temps entre l’état des petits vaisseaux sanguins de la peau et la gravité du diabète. Ceci est réalisé pour la première fois dans la présente étude.

“Grâce au RSOM, nous pouvons désormais décrire quantitativement les effets du diabète”, explique Vasilis Ntziachristos. “Avec la capacité émergente de rendre le RSOM portable et rentable, ces résultats ouvrent une nouvelle voie pour la surveillance continue de l'état des personnes touchées, soit plus de 400 millions de personnes dans le monde. À l'avenir, grâce à des examens rapides et indolores, il serait ne prenez que quelques minutes pour déterminer si les thérapies ont un effet, même à la maison. »