Un échographe portable pour la détection précoce du cancer du sein

Des cher­cheurs du Mas­sa­chu­setts Ins­ti­tute of Tech­no­lo­gy (MIT) ont mis au point un patch impri­mé en 3D, qui peut être fixé à un sou­tien-gorge à l’aide d’ai­mants. Ce dis­po­si­tif inno­vant se base sur la même tech­no­lo­gie que les écho­graphes conven­tion­nels, actuel­le­ment uti­li­sés dans les hôpi­taux. Seule­ment, il est com­po­sé d’un nou­veau maté­riau pié­zo­élec­trique, qui rend le dis­po­si­tif beau­coup plus com­pact et por­table. Ces maté­riaux sont lar­ge­ment uti­li­sés comme trans­duc­teurs et cap­teurs dans les sys­tèmes d’i­ma­ge­rie médi­cale à ultra­sons. En réagis­sant aux contraintes méca­niques externes, puis en sépa­rant les charges élec­triques posi­tives et néga­tives, ils peuvent conver­tir l’éner­gie méca­nique des vibra­tions en éner­gie électrique.

Le can­cer du sein est le can­cer le plus fré­quent chez la femme. S’il est diag­nos­ti­qué à un stade pré­coce, le taux de sur­vie est proche de 100 %. En revanche, s’il est détec­té plus tard, ce taux chute à 25 %. Le dépis­tage pré­coce est donc primordial.

Les inter­stices (aus­si appe­lés matrices) dans la struc­ture en nid d’a­beille du nou­veau patch, lui per­mettent d’en­trer en contact avec la peau. Le dis­po­si­tif s’in­sère dans un petit tra­ceur dépla­çable dans diverses posi­tions, pour obte­nir des images de l’en­semble du sein sous dif­fé­rents angles. Les images pro­duites ont une réso­lu­tion simi­laire à celles des sondes écho­gra­phiques conventionnelles.

Un autre avan­tage du patch est son uti­li­sa­tion, qui ne néces­site aucune exper­tise par­ti­cu­lière. A contra­rio, les scan­ners conven­tion­nels requièrent un per­son­nel hau­te­ment qua­li­fié. L’appareil peut éga­le­ment être uti­li­sé de manière répé­tée et pour­rait ain­si ser­vir de dis­po­si­tif pré­ven­tif, pour des femmes pré­sen­tant un risque éle­vé de can­cer du sein. Aus­si, il pour­rait diag­nos­ti­quer des tumeurs chez les femmes qui n’ont pas accès au dépis­tage conventionnel.

En col­la­bo­ra­tion avec le Centre de recherche cli­nique et trans­la­tion­nelle du MIT, les cher­cheurs, diri­gés par Canan Dag­de­vi­ren, ont tes­té leur appa­reil sur une femme de 71 ans ayant des anté­cé­dents de kystes mam­maires. Ils ont consta­té que leur appa­reil pou­vait détec­ter des kystes d’un dia­mètre de 0,3 cm seule­ment, soit la même taille que des tumeurs à un stade pré­coce. Ils ont éga­le­ment réus­si à ima­ger les tis­sus jus­qu’à une pro­fon­deur de huit cen­ti­mètres, ce qui est à peu près aus­si pro­fond que ce que l’on peut obte­nir avec un écho­graphe conventionnel.

« Dans les tech­no­lo­gies actuelles d’i­ma­ge­rie mam­maire par ultra­sons, bien que l’é­cho­gra­phie por­table (HHUS) et l’é­cho­gra­phie mam­maire auto­ma­ti­sée (ABUS) soient les méthodes pré­fé­rées, il reste des lacunes tech­niques à com­bler pour que l’é­cho­gra­phie devienne une option fiable pour dépis­ter le can­cer du sein », explique Canan Dag­de­vi­ren. « Ces lacunes sont les sui­vantes : l’H­HUS dépend for­te­ment de l’ex­per­tise et de la for­ma­tion des tech­ni­ciens pour scan­ner manuel­le­ment l’en­semble du sein en appli­quant une forte com­pres­sion, ce qui est incon­for­table pour la patiente ; et l’A­BUS peut scan­ner tout le sein en une seule fois, mais le contact avec la peau reste médiocre, en rai­son de l’u­ti­li­sa­tion d’un milieu liquide entre les tis­sus de la peau et les machines sta­tion­naires uti­li­sées à l’hôpital »

Le nou­veau dis­po­si­tif est la pre­mière tech­no­lo­gie à ultra­sons qui comble ces deux lacunes. Elle offre une sur­veillance non-inva­sive, à large champ de vision, en temps réel et en conti­nu, des tis­sus mam­maires cour­bés. Cela pour­rait four­nir aux méde­cins des ima­ge­ries mam­maires fiables, ren­tables et acces­sibles pour dépis­ter pré­co­ce­ment des ano­ma­lies mam­maires. Canan Dag­de­vi­ren ajoute « Notre tra­vail repré­sente un chan­ge­ment fon­da­men­tal dans la manière dont les cli­ni­ciens et les patients peuvent dépis­ter, détec­ter et diag­nos­ti­quer le can­cer du sein, d’au­tant plus que la détec­tion pré­coce est la clé de l’aug­men­ta­tion des taux de sur­vie. »

Le sou­tien-gor­ge/­patch est com­po­sé d’un tra­ceur qui se déplace sur les seins, selon une tra­jec­toire spé­ci­fique pour per­mettre un champ de vision maxi­mal. En étant connec­tée au sys­tème « Vera­so­nics », la matrice dans le patch peut envoyer des impul­sions à haute fré­quence aux com­po­sants pié­zo­élec­triques du patch et rece­voir un « écho » par l’in­ter­mé­diaire d’autres com­po­sants. « Nous avons par la suite géné­ré des images en com­bi­nant tous les signaux de pulse-écho à l’aide d’un algo­rithme spé­cia­le­ment conçu », explique Canan Dag­de­vi­ren. « Les images du tis­su mam­maire sont enre­gis­trées par le sys­tème et les kystes peuvent ain­si être obser­vés sur un écran. »

Plu­sieurs défis res­tent à rele­ver avant que le patch ultra­so­nore por­table ne devienne un pro­duit com­mer­cia­li­sable. D’abord, il fau­dra le minia­tu­ri­ser davan­tage. Il s’a­gi­ra d’in­té­grer des com­po­sants écho­gra­phiques com­plexes, tels que les trans­duc­teurs et l’élec­tro­nique, dans une struc­ture com­pacte et légère, sans com­pro­mettre la qua­li­té de l’i­mage. Un patch por­table doit évi­dem­ment être confor­table pour la per­sonne qui le porte et il reste dif­fi­cile de trou­ver un équi­libre entre la flexi­bi­li­té, la dou­ceur et une adhé­sion adé­quate pour assu­rer un contact cor­rect avec le sein, sans créer un inconfort.

Une détec­tion pré­coce est la clé de l’aug­men­ta­tion des taux de survie.

« Nous devons éga­le­ment créer une inter­face user-friend­ly », pré­cise Canan Dag­de­vi­ren. « Elle doit per­mettre aux pro­fes­sion­nels de la san­té de contrô­ler et d’in­ter­pré­ter les résul­tats de l’ap­pa­reil. Le patch lui-même doit être conçu dans un sou­ci de faci­li­té d’u­ti­li­sa­tion afin de sim­pli­fier son inté­gra­tion dans les pro­to­coles médi­caux. »

Les cher­cheurs espèrent éga­le­ment déve­lop­per une méthode dans laquelle l’in­tel­li­gence arti­fi­cielle (IA) peut être uti­li­sée pour ana­ly­ser les chan­ge­ments des images au fil du temps. Cela offri­rait des diag­nos­tics plus pré­cis que la com­pa­rai­son d’images prises à des mois, voire à des années d’intervalle.

Enfin, le dis­po­si­tif devra être vali­dé cli­ni­que­ment, ajoute-t-elle. « Tout dis­po­si­tif médi­cal, y com­pris un tel patch ultra­so­nore por­table, doit faire l’ob­jet d’es­sais cli­niques rigou­reux et d’une vali­da­tion afin de garan­tir sa sécu­ri­té et son effi­ca­ci­té dans des scé­na­rios réels. Cela implique de tra­vailler en étroite col­la­bo­ra­tion avec les pro­fes­sion­nels de la san­té et les patients. »

Le déve­lop­pe­ment d’un sys­tème por­table per­met­tant un auto-dépis­tage quo­ti­dien est éga­le­ment un sujet d’é­tude pour l’équipe. « Un pareil sys­tème sera capable de géné­rer des pro­fils écho­gra­phiques indi­vi­dua­li­sés et de col­lec­ter des don­nées mas­sives (c’est-à-dire des images de tis­sus et des résul­tats ana­ly­sés par l’IA) pour les envoyer aux méde­cins en vue d’é­va­lua­tions rapides et objec­tives. »  Il pour­rait aus­si s’intégrer à un sys­tème de com­mu­ni­ca­tion sans fil, pour sur­veiller au fil du temps l’évolution de tumeurs ou en réponse à des thé­ra­pies médicales.

Isabelle Dumé

Réfé­rence : Science Advances