Un capteur à ultrasons portable pourrait permettre une détection plus précoce du cancer du sein

Pour les personnes présentant un risque élevé de cancer du sein, des examens réguliers par échographie peuvent contribuer à la détection précoce des tumeurs. Des chercheurs du MIT ont mis au point un système d'échographie miniaturisé qui pourrait faciliter la réalisation d'échographies mammaires plus fréquentes, à domicile ou en cabinet médical.

Le nouveau système se compose d'une petite sonde à ultrasons reliée à un module d'acquisition et de traitement légèrement plus grand qu'un smartphone. Connecté à un ordinateur portable, il permet une utilisation nomade pour la reconstruction et la visualisation en temps réel d'images 3D grand angle.

« Tout est plus compact, ce qui peut faciliter son utilisation dans les zones rurales ou pour les personnes qui peuvent rencontrer des obstacles à ce type de technologie », explique Canan Dagdeviren, professeur associé d'arts et de sciences des médias au MIT et auteur principal de l'étude.

Grâce à ce système, explique-t-elle, davantage de tumeurs pourraient potentiellement être détectées plus tôt, ce qui augmenterait les chances de réussite du traitement.

Colin Marcus (doctorant, promotion 2025) et Md Osman Goni Nayeem (ancien postdoctorant au MIT) sont les principaux auteurs de l'article, paru dans la revue Advanced Healthcare Materials . Parmi les autres auteurs figurent Aastha Shah, Jason Hou et Shrihari Viswanath (étudiants diplômés du MIT), Maya Eusebio (stagiaire d'été au MIT et étudiante de premier cycle à l'Université de Floride centrale), David Sadat (spécialiste de recherche au MIT Media Lab), Anantha Chandrakasan (provost du MIT) et Tolga Ozmen (chirurgien spécialisé dans le cancer du sein au Massachusetts General Hospital).

Surveillance fréquente

Bien que de nombreuses tumeurs du sein soient détectées lors des mammographies de routine, qui utilisent des rayons X, des tumeurs peuvent se développer entre deux mammographies annuelles. Ces tumeurs, appelées cancers d'intervalle, représentent 20 à 30 % de tous les cas de cancer du sein et sont généralement plus agressives que celles détectées lors des examens de routine.

Le dépistage précoce de ces tumeurs est crucial : lorsque le cancer du sein est diagnostiqué à un stade précoce, le taux de survie est proche de 100 %. En revanche, pour les tumeurs détectées à un stade plus avancé, ce taux chute à environ 25 %.

Pour certaines personnes, des échographies plus fréquentes, en complément des mammographies régulières, pourraient contribuer à augmenter le nombre de tumeurs détectées précocement. Actuellement, l'échographie n'est généralement pratiquée qu'en complément d'une mammographie ayant révélé des anomalies. Les appareils d'échographie utilisés à cette fin sont volumineux et coûteux, et leur utilisation requiert des techniciens hautement qualifiés.

« Il faut des techniciens en échographie qualifiés pour utiliser ces appareils, ce qui constitue un obstacle majeur à l'accès à l'échographie pour les communautés rurales ou les pays en développement où les radiologues qualifiés sont moins nombreux », explique Viswanath.

En créant des systèmes d'échographie portables et plus faciles à utiliser, l'équipe du MIT espère rendre les examens échographiques fréquents accessibles à un plus grand nombre de personnes.

En 2023, Dagdeviren et ses collègues ont mis au point un ensemble de transducteurs à ultrasons intégrés dans un patch flexible pouvant être fixé à un soutien-gorge, permettant à la personne qui le porte de déplacer un capteur à ultrasons le long du patch et d'imager le tissu mammaire sous différents angles.

Ces images 2D pouvaient être combinées pour générer une représentation 3D du tissu, mais de petites zones non couvertes pouvaient subsister, risquant de ne pas détecter de petites anomalies. De plus, ce réseau de transducteurs devait être relié à une machine de traitement traditionnelle, coûteuse et de la taille d'un réfrigérateur pour visualiser les images.

Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont entrepris de développer un réseau d'échographie modifié, entièrement portable, capable de créer une image 3D de l'ensemble du sein en scannant seulement deux ou trois endroits.

Le nouveau système qu'ils ont mis au point est un système d'acquisition de données à modulation de fréquence (cDAQ) composé d'une sonde à ultrasons et d'une carte mère qui traite les données. La sonde, légèrement plus petite qu'un jeu de cartes, contient un réseau d'ultrasons disposés en forme de carré vide, une configuration qui permet de capturer des images 3D du tissu sous-jacent.

Ces données sont traitées par la carte mère, légèrement plus grande qu'un smartphone et dont le coût de fabrication s'élève à environ 300 dollars. Tous les composants électroniques utilisés sont disponibles dans le commerce. Pour visualiser les images, la carte mère peut être connectée à un ordinateur portable, ce qui rend le système entièrement portable.

« Les systèmes d'échographie 3D traditionnels nécessitent des composants électroniques volumineux et énergivores, ce qui limite leur utilisation aux hôpitaux et cliniques haut de gamme », explique Chandrakasan. « En repensant le système pour le rendre ultra-compact et économe en énergie, cet outil de diagnostic performant peut être intégré à un dispositif portable accessible à tous les patients. »

Ce système consomme également beaucoup moins d'énergie qu'un appareil à ultrasons traditionnel, il peut donc être alimenté par une alimentation 5V CC (une batterie ou un adaptateur secteur/CC utilisé pour brancher de petits appareils électroniques tels que des modems ou des haut-parleurs portables).

« L’échographie a longtemps été cantonnée aux hôpitaux », explique Nayeem. « Pour étendre son utilisation au-delà du milieu hospitalier, nous avons repensé l’architecture complète et introduit un nouveau procédé de fabrication afin de rendre cette technologie à la fois évolutive et pratique. »

Diagnostic plus précoce

Les chercheurs ont testé le nouveau système sur un sujet humain, une femme de 71 ans ayant des antécédents de kystes mammaires. Ils ont constaté que le système pouvait visualiser les kystes avec précision et créer une image 3D du tissu, sans aucune lacune.

Ce système permet d'obtenir des images jusqu'à 15 centimètres de profondeur dans les tissus et de visualiser l'ensemble du sein à partir de deux ou trois points de vue. De plus, comme l'appareil à ultrasons repose sur la peau sans avoir besoin d'être enfoncé dans les tissus comme une sonde d'échographie classique, les images ne sont pas déformées.

« Grâce à notre technologie, il suffit de la placer délicatement sur le tissu pour visualiser les kystes à leur emplacement et à leur taille d'origine », explique Dagdeviren.

L'équipe de recherche mène actuellement un essai clinique de plus grande envergure au Centre de recherche clinique et translationnelle du MIT et au MGH.

Les chercheurs travaillent également sur une version encore plus compacte du système de traitement des données, de la taille d'un ongle. Ils espèrent la connecter à un smartphone permettant de visualiser les images, ce qui réduirait la taille du système et le rendrait plus facile à utiliser. Ils prévoient aussi de développer une application pour smartphone qui, grâce à un algorithme d'intelligence artificielle, guiderait le patient vers le meilleur emplacement pour la sonde d'échographie.

Bien que la version actuelle du dispositif puisse être facilement adaptée à une utilisation dans un cabinet médical, les chercheurs espèrent qu'à l'avenir, une version plus petite pourra être intégrée à un capteur portable qui pourrait être utilisé à domicile par les personnes présentant un risque élevé de développer un cancer du sein.

Dagdeviren travaille actuellement à la création d'une entreprise pour commercialiser cette technologie, avec l'aide d'une subvention MIT HEALS Deshpande Momentum, du Martin Trust Center for MIT Entrepreneurship et du MIT Media Lab WHx Women's Health Innovation Fund.

Ces recherches ont été financées par une bourse CAREER de la National Science Foundation, une bourse 3M pour les professeurs non titulaires, la Fondation Lyda Hill et le consortium du MIT Media Lab.

https://news.mit.edu/2026/portable-ultrasound-sensor-may-enable-earlier-detection-breast-cancer-0202