La caméra du smartphone peut éclairer les bactéries causant l’acné, les plaques dentaires

La caméra du smartphone peut éclairer les bactéries causant l'acné, les plaques dentaires

Photographies du smartphone modifié que les chercheurs ont utilisé pour capturer des images RVB de la peau et des cavités buccales avec éclairage LED. Crédit : He et al., Optics and Lasers in Engineering, 2021

Des chercheurs de l’Université de Washington ont développé une méthode qui utilise des images dérivées de smartphones pour identifier les bactéries potentiellement nocives sur la peau et dans les cavités buccales. Leur approche, décrite dans un article publié dans le numéro de mai de Optique et lasers en ingénierie, peut identifier visuellement les microbes sur la peau contribuant à l’acné et à la cicatrisation lente des plaies, ainsi que les bactéries dans la cavité buccale qui peuvent provoquer la gingivite et les plaques dentaires.

L’équipe, dirigée par Ruikang Wang, professeur de bio-ingénierie et d’ophtalmologie à l’UW, a combiné une modification de boîtier de smartphone avec des méthodes de traitement d’image pour éclairer les bactéries sur des images prises par un appareil photo de smartphone conventionnel. Cette approche a donné une méthode relativement peu coûteuse et rapide qui pourrait être utilisée à la maison pour évaluer si des bactéries potentiellement nocives sont présentes sur la peau et dans la cavité buccale.

« Les bactéries sur la peau et dans notre bouche peuvent avoir de larges impacts sur notre santé, allant de la carie dentaire au ralentissement de la cicatrisation des plaies », a déclaré Wang. « Comme les smartphones sont si largement utilisés, nous voulions développer un outil simple et économique que les gens pourraient utiliser pour en savoir plus sur les bactéries présentes sur la peau et dans la cavité buccale. »

Les bactéries ne sont pas faciles à voir avec les images conventionnelles des smartphones. Les caméras des smartphones sont des « caméras RVB », a déclaré Wang. Ils canalisent essentiellement toutes les différentes longueurs d’onde de la lumière dans le spectre visuel en trois couleurs différentes : rouge, vert et bleu. Chaque pixel d’une image générée par un smartphone est une combinaison de ces couleurs. Mais les bactéries émettent de nombreuses couleurs au-delà du rouge, du vert et du bleu, ce qui manque à un appareil photo de smartphone typique.

L’équipe de Wang a augmenté les capacités de l’appareil photo du smartphone en attachant un petit anneau imprimé en 3D contenant 10 lumières LED noires autour de l’ouverture de l’appareil photo d’un étui pour smartphone. Les chercheurs ont utilisé le smartphone à LED augmentée pour prendre des images de la cavité buccale et de la peau du visage de deux sujets de recherche.

La caméra du smartphone peut éclairer les bactéries causant l'acné, les plaques dentaires

« A » est une image d’autofluorescence RVB, prise à l’aide du smartphone modifié par LED, du côté droit de l’arête du nez d’un volontaire de recherche. « B » est un gros plan de la section de « A » entourée de tirets rouges. Crédit : He et al., Optics and Lasers in Engineering, 2021

« Les lumières LED » excitent « une classe de molécules dérivées de bactéries appelées porphyrines, les obligeant à émettre un signal fluorescent rouge que l’appareil photo du smartphone peut ensuite capter », a déclaré l’auteur principal Qinghua He, doctorant en bio-ingénierie à l’UW.

Les autres composants de l’image, tels que les protéines ou les molécules huileuses produites par notre corps, ainsi que la peau, les dents et les gencives, ne brilleront pas en rouge sous la LED. Ils seront fluorescents dans d’autres couleurs, a-t-il ajouté.

De nombreuses bactéries produisent des porphyrines comme sous-produit de leur croissance et de leur métabolisme. Les porphyrines peuvent s’accumuler sur la peau et dans notre bouche où les bactéries sont présentes en grande quantité, selon le co-auteur Yuandong Li, chercheur postdoctoral en bio-ingénierie à l’UW.

« En général, plus vous voyez de porphyrines à la surface de la peau, par exemple, plus vous voyez de difficultés avec la cicatrisation des plaies et l’acné », a déclaré Li.

L’éclairage LED a donné à l’équipe suffisamment d’informations visuelles pour « convertir » informatiquement les couleurs RVB des images dérivées des smartphones en d’autres longueurs d’onde du spectre visuel. Cela génère une image « pseudo-multispectrale » composée de 15 sections différentes du spectre visuel, plutôt que les trois de l’image RVB d’origine. L’obtention de ces informations visuelles à l’avance aurait nécessité des lumières coûteuses et encombrantes, plutôt que d’utiliser les lumières noires à LED relativement bon marché, a déclaré Wang.

La caméra du smartphone peut éclairer les bactéries causant l'acné, les plaques dentaires

À droite se trouve l’image d’autofluorescence RVB de la peau du visage d’un volontaire. Sur la gauche se trouve l’image pseudo-multispectrale de la même région, avec la contamination des signaux de fond supprimée. Les régions blanches sur l’image pseudo-multispectrale indiquent des niveaux élevés de porphyrines. Crédit : He et al., Optics and Lasers in Engineering, 2021

Avec leur plus grand degré de discrimination visuelle, les images pseudo-multispectrales ont clairement résolu les amas de porphyrine sur la peau et dans la cavité buccale. De plus, bien qu’ils aient adapté cette méthode pour montrer la porphyrine, les chercheurs pourraient modifier le pipeline d’analyse d’images pour détecter d’autres signatures bactériennes qui émettent également une fluorescence sous LED.

« C’est la beauté de cette technique : nous pouvons examiner différents composants simultanément », a déclaré Wang. « Si vous avez des bactéries produisant un sous-produit différent que vous souhaitez détecter, vous pouvez utiliser la même image pour le rechercher, ce que vous ne pouvez pas faire aujourd’hui avec les systèmes d’imagerie conventionnels. »

Le succès de cette étude initiale pourrait constituer la base de nouvelles méthodes à domicile pour évaluer la santé cutanée et bucco-dentaire de base, ont déclaré les chercheurs, en fournissant aux utilisateurs des informations sur la nécessité de consulter un dentiste, par exemple, ou de consulter un médecin au sujet de certains types de problèmes. maladies de la peau. Leur système visuel et leur pipeline d’analyse d’images peuvent également aider à identifier les bactéries potentiellement problématiques dans d’autres contextes médicaux, tels que la cicatrisation des plaies sur d’autres parties du corps.

« Il y a beaucoup de directions que nous pouvons prendre ici », a déclaré Wang. « Nos corps sont des environnements complexes, et cette approche a un grand potentiel pour examiner de nombreux types de problèmes. »


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Plus d’information:
Qinghua He et al, Imagerie d’autofluorescence multispectrale instantanée activée par smartphone et son application pour l’évaluation des bactéries dans la peau et la cavité buccale, Optique et lasers en ingénierie (2021). DOI : 10.1016/j.optlaseng.2021.106546

Fourni par l’Université de Washington

Citation: La caméra du smartphone peut éclairer les bactéries causant l’acné, les plaques dentaires (2021, 14 juin) récupérées le 14 juin 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-06-smartphone-camera-illuminate-bacteria-acne.html

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