Le dispositif LUCA prouve sa disponibilité pour un meilleur dépistage du cancer de la thyroïde

Les nodules thyroïdiens sont une pathologie courante ayant une prévalence de 19 à 76% lors du dépistage par échographie, avec des fréquences plus élevées chez les femmes. Les méthodes médicales actuelles utilisées pour évaluer la malignité d’un nodule consistent à réaliser une échographie, suivie d’une échographie Doppler, puis d’une biopsie. Cependant, malheureusement, ces méthodes présentent à la fois une faible spécificité et une faible sensibilité. Cette efficacité insuffisante à pouvoir diagnostiquer avec précision les tumeurs thyroïdiennes entraîne de nombreux cas peu clairs ou inaperçus ainsi que de nombreux autres qui subissent des chirurgies inutiles (faux positifs) et augmentent le coût des soins médicaux, sans parler de la réduction de la qualité de vie des patients. .

Le projet financé par l’UE Laser and Ultrasound Co-analyzer for Thyroid Nodules (LUCA) a débuté en 2016 et au cours de ses 5 ans, il a travaillé sur le développement d’un nouveau dispositif optique à faible coût dans le proche infrarouge combiné à des ultrasons qui cherchait à fournir aux médecins les informations améliorées nécessaires pour fournir des résultats meilleurs et plus spécifiques dans le dépistage des nodules thyroïdiens. Le but d’un tel dispositif était principalement de permettre un meilleur diagnostic de ce type de cancer car jusqu’à présent, il n’existait aucun moyen précis de déterminer si une tumeur thyroïdienne était bénigne ou maligne.

L’appareil LUCA est une plate-forme multimodale combinant la lumière proche infrarouge, la spectroscopie à résolution temporelle (TRS), la spectroscopie à corrélation diffuse (DCS) et les ultrasons dans un seul appareil.

Tests cliniques avec LUCA

L’étude récemment publiée dans Biomedical Optics Express et rédigée par des membres du consortium rend compte de plusieurs cas d’étude et de tests cliniques menés pour valider la précision et la haute qualité des mesures obtenues par le dispositif LUCA.

Dans un premier temps, les modules TRS et DCS ont été testés indépendamment à l’aide de tests phantom1 pour valider les performances des deux sous les différents protocoles européens de normalisation médicale. Pour le premier module, un ensemble de fantômes solides avec différentes absorptions et diffusions a été utilisé pour évaluer la capacité de l’appareil à détecter les changements d’absorption et de diffusion, tandis que pour le second, un ensemble de fantômes liquides avec différentes viscosités a été utilisé pour évaluer la capacité du dispositif de mesure du mouvement des particules en suspension dans le fantôme liquide. Les tests effectués se sont avérés concluants, validant les performances exceptionnelles des deux modules.

Puis, dans un deuxième temps, l’équipe d’experts a réalisé une série de tests de caractérisation in vivo sur un modèle de patient sain. En scannant la glande thyroïde, simultanément avec l’imagerie ultrasonore, TRS et DCS, plusieurs fois par jour à différents jours et différentes semaines, ils devaient déterminer la précision du dispositif LUCA dans la mesure des paramètres hémodynamiques liés à la glande thyroïde.

Récemment, le dispositif a été déplacé dans l’environnement clinique et testé sur 18 volontaires sains et 47 patients ont reçu un diagnostic de nodules thyroïdiens et devaient subir une thyroïdectomie. Le dispositif LUCA a montré un potentiel pour identifier le groupe de nodules comme bénins ou malins, qui ont été stipulés comme des cas peu clairs avec la technique de dépistage échographique classique. En analysant le taux métabolique de consommation d’oxygène et la concentration totale d’hémoglobine, l’appareil a pu classer treize nodules bénins et quatre nodules malins avec une sensibilité de 100 % et une spécificité de 77 %.

Le Dr Mireia Mora de l’Institut de recherche biomédicale August Pi i Sunyer (IDIBAPS) à Barcelone, en Espagne, qui est responsable de l’application clinique de l’outil, sous la direction du Pr Ramon Gomis, souligne le fait que

« La nécessité d’améliorer les normes actuelles de diagnostic du cancer de la thyroïde nous a poussés à participer à ce projet multidisciplinaire. Nous avons fait les premiers pas dans les tests précliniques, mais sommes sûrs qu’avec cette technologie, nous pourrons éviter des chirurgies inutiles et ainsi améliorer la qualité de vie de nos patients ».

Le Dr Turgut Durduran, coordinateur du projet LUCA, chef de groupe à l’ICFO du groupe de recherche en optique médicale, a commenté que

« Ce projet nous a permis de développer une plateforme d’échographie optique unique qui, nous sommes convaincus, trouvera une utilisation dans le dépistage clinique du cancer de la thyroïde »

Les avancées récentes des techniques optiques diffuses ont montré que non seulement ces techniques ont un potentiel énorme dans ce domaine, mais aussi dans d’autres domaines, comme le cancer du sein, de la tête et du cou, le dépistage et le suivi thérapeutique du cancer de l’abdomen, les accidents vasculaires cérébraux (ictus) ou encore pour COVID19, pour n’en nommer que quelques-uns. Durduran remarque enfin,

« Nous avons beaucoup appris et sommes impatients de continuer à travailler dans cette ligne de recherche car nous pensons que cette technique pourrait considérablement améliorer la qualité des mesures, affiner le diagnostic et aider à évaluer les traitements possibles des patients ».

Optique diffuse pour améliorer le diagnostic médical et le traitement

La spectroscopie optique diffuse dans le proche infrarouge est une méthode optique qui fournit des informations complémentaires importantes aux autres techniques médicales utilisées pour l’imagerie, telles que les ultrasons. Le dispositif LUCA intègre deux technologies différentes de spectroscopie optique diffuse (TRS et DCS) pour améliorer le dépistage des nodules thyroïdiens pour le cancer. Ces techniques en ont fait un appareil complètement nouveau, car il est non invasif et sûr à utiliser, portable, peu coûteux, il sonde suffisamment profondément dans le tissu (> 1 cm de profondeur) pour donner des informations substantielles sur le tissu environnant, dans ce cas la thyroïde, et il fournit une évaluation de surveillance en temps réel avec l’homologue échographique.

Les modules TRS et DCS se composent de composants sur mesure, tels que des têtes laser et des composants électroniques prêts à l’emploi pour les détecteurs et l’électronique d’acquisition, ce qui les rend moins chers que tout autre dispositif TRS et DCS disponible dans le commerce.

Malgré leur faible coût, les composants développés sur mesure améliorent les performances permettant au dispositif LUCA d’obtenir des mesures de haute qualité de l’hémodynamique des tissus (débit sanguin et oxygène au niveau microvasculaire), de la constitution chimique (concentration en eau et en lipides) ainsi que de l’anatomie.

Description : premiers tests en laboratoire en 2019 du dispositif LUCA au centre de recherche ICFO à Barcelone. Le Dr Mattia Squarcia teste la sonde sur un patient en bonne santé pour voir les performances des mesures.

La description. Mise en place de mesures de répétabilité thyroïdienne des tests de caractérisation in vivo chez un patient sain.

Description : Photo du dispositif LUCA avec tous les composants (a), la tête de la sonde (b) utilisée pour scanner la thyroïde, et le composant spécifique développé par chacun des membres du consortium.

Description : Photo de groupe des membres du consortium LUCA lors des premiers tests du dispositif LUCA. De gauche à droite, Gloria Aranda, Udo Weigel, Marta Zanoletti, Davide Contini (derrière), Ferran José Torra, Lorenzo Cortese, Turgut Durduran, Mattia Squarcia, Giuseppe Lo Presti.

Référence : Le dispositif LUCA : une plateforme multimodale combinant optique diffuse et imagerie ultrasonore pour le dépistage du cancer de la thyroïde, Lorenzo Cortese, Giuseppe Lo Presti, Marta Zanoletti, Gloria Aranda, Mauro Buttafava, Davide Contini, Alberto Dalla Mora, Hamid Dehghani, Laura Di Sieno, Sixte de Fraguier, Felicia A. Hanzu, Mireia Mora Porta, An Nguyen-Dinh, Marco Renna, Bogdan Rosinski, Mattia Squarcia, Alberto Tosi, Udo M. Weigel, Stanislaw Wojtkiewicz et Turgut Durduran, 2021, Biomedical Optics Express Vol . 12, numéro 6, pp. 3392-3409 (2021)https://doi.org/10.1364/BOE.416561