L’analyse chirurgicale de la marge (AMS), qui nécessite un examen des échantillons de tissus au microscope, est une procédure essentielle pour déterminer si toutes les cellules cancéreuses sont retirées du corps d’un patient lors d’une chirurgie de résection1. Par conséquent, un microscope capable de fournir rapidement des images histologiques est d’une importance vitale pour la SMA afin d’éviter les chirurgies répétées causées par l’ablation incomplète des cellules cancéreuses. Cependant, selon la méthode actuelle de référence basée sur la microscopie optique à champ lumineux, le tissu excisé doit être fixé dans du formol, incorporé dans de la paraffine, sectionné en fines tranches (4-7 μm), puis coloré par l’hématoxyline et l’éosine (H & E) avant l’imagerie, ce qui prend du temps (3-7 jours) et est laborieux 2,3 . Une section congelée est une alternative rapide à la SMA en congelant, tranchant et colorant rapidement le tissu, ce qui peut fournir des images histologiques en 20-30 min4. Cependant, les caractéristiques histologiques sont souvent déformées et nécessitent une formation habile, ce qui entrave l’applicabilité de la technique à plusieurs types d’organes5.
Des techniques de microscopie optique capables de fournir des images cellulaires sans ou avec quelques étapes de traitement des tissus ont été développées pour la SMA. Cependant, chacun d’eux souffre de problèmes différents. Par exemple, la tomographie par cohérence optique6 et la microscopie à réflectance confocale7 souffrent d’une faible spécificité en raison de leur faible contraste de diffusion intrinsèque. Bien que la microscopie avec excitation de surface ultraviolette8 et la microscopie à feuille de lumière9 puissent fournir des images à haute résolution et à contraste élevé pour la SMA, la procédure de coloration toxique et volatile ne peut généralement pas être effectuée dans une salle d’opération, ce qui prolonge le délai d’exécution. La microscopie multiphotonique10 et la microscopie Raman stimulée11 peuvent fournir des informations riches pour la SMA. Pourtant, le coût élevé des lasers ultrarapides requis qui sont utilisés pour générer des effets non linéaires empêche leur large applicabilité.
Récemment, en tirant parti de l’absorption optique intrinsèque, la microscopie photoacoustique ultraviolette sans étiquette (UV-PAM) a été développée pour fournir des images histologiques à haute résolution12. Dans l’UV-PAM, l’énergie photonique de la lumière UV d’excitation (par exemple, 266 nm) est d’abord absorbée par l’ADN/ARN dans les noyaux cellulaires13 , puis convertie en chaleur, induisant l’émission d’ondes acoustiques par expansion thermo-élastique14. En détectant les ondes acoustiques générées, des images UV-PAM bidimensionnelles (2D) des noyaux cellulaires peuvent être obtenues via une projection d’amplitude maximale des signaux acoustiques, fournissant des informations histologiques pour la SMA. Pour permettre les applications cliniques de l’UV-PAM, un UV-PAM à grande vitesse basé sur le balayage du miroir galvanométrique a été développé pour fournir des images histologiques pour un échantillon de biopsie cérébrale (5 mm x 5 mm) en 18 min, montrant un grand potentiel dans les applications sensibles au temps15. Pour valider davantage la possibilité d’UV-PAM pour l’imagerie des tissus épais, un système UV-PAM en mode réflexion avec un scanner de systèmes microélectromécaniques à un axe étanche a été proposé, démontrant avec succès l’examen histopathologique peropératoire des tissus du côlon et du foie humains16. Étant donné que l’image UV-PAM originale est en niveaux de gris tandis que l’image colorée H& E de référence est en couleurs rose et violet, il est difficile pour les pathologistes d’interpréter directement les images UV-PAM. Pour résoudre ce problème, un algorithme d’apprentissage en profondeur a été proposé pour transférer des images UV-PAM en niveaux de gris dans des images virtuelles colorées H & E en temps quasi réel afin que les pathologistes puissent comprendre les images sans aucune formation supplémentaire17.
Ce travail rapporte un système UV-PAM à grande vitesse et à toit ouvert qui peut être utilisé de la même manière que les microscopies optiques conventionnelles, fournissant à la fois des images histologiques originales en niveaux de gris et des images virtuellement colorées assistées par un algorithme d’apprentissage en profondeur. Une tranche de cerveau de souris fixée au formol et incorporée à la paraffine (FFPE) est imagée par le système UV-PAM pour démontrer la similitude entre nos images UV-PAM virtuellement colorées et les images standard colorées H & E, montrant son potentiel pour les applications SMA.