Première radiographie couleur 3D d'un être humain

Timepix3, l'une des technologies Medipix (Image: CERN)

Que se passerait-il si, au lieu d'une radio en noir et blanc, un médecin pouvait disposer d'images en couleur pour identifier les tissus à analyser chez un patient atteint d'un cancer ? La technique de radiographie couleur qui le permettrait produirait des images plus claires et précises et aiderait ainsi les médecins à délivrer à leurs patients des diagnostics plus fiables.

Cette technique existe aujourd'hui bel et bien. En effet, une entreprise de Nouvelle-Zélande a scanné, pour la première fois, le corps d'un être humain à l'aide d'un scanner médical couleur révolutionnaire utilisant la technologie Medipix3 développée au CERN. Les professeurs Phil et Anthony Butler, respectivement le père et son fils, des Universités de Canterbury et d'Otago ont passé dix ans à construire et à paufiner leur produit.

Medipix est un ensemble de puces de lecture créées pour l'imagerie et la détection des particules. L'originalité du dispositif Medipix est qu'il fonctionne comme un appareil-photo : il détecte et comptabilise chaque particule en percutant les pixels lorsque l'obturateur électronique est ouvert. Il est ainsi possible d'obtenir des images très fiables, d'une résolution et d'un contraste élevés, ce qui est inédit en imagerie, en particulier dans le domaine médical.

À la base, la technologie hybride de détecteur à pixels a été développée pour répondre aux besoins de trajectographie des particules auprès du Grand collisionneur de hadrons (LHC). Les générations successives de puces Medipix ont, sur plus de 20 ans, démontré leur grand potentiel en dehors de la physique des hautes énergies.

L'entreprise MARS Bioimaging Ltd, qui commercialise le scanner 3D, est associée aux Universités d'Otago et de Canterbury. Cette dernière et plus de 20 instituts de recherche constituent la troisième génération de la collaboration Medipix. La puce Medipix3 est aujourd'hui la plus évoluée ; selon le professeur Phil Butler, « cette technologie permet de démarquer la machine sur le plan diagnostic car ses petits pixels et sa résolution en énergie précise en font un outil d'imagerie capable d'obtenir des images qu'aucun autre outil d'imagerie ne peut obtenir ».

Le dispositif de l'entreprise MARS associe les données spectroscopiques générées par le détecteur Medipix3 à de puissants algorithmes pour produire des images 3D. Les couleurs représentent les différents niveaux d'énergie des photons des rayons X enregistrés par le détecteur ; elles permettent d'identifier les différents composants des parties du corps, tels que la graisse, l'eau, le calcium et les marqueurs de maladies.

Image 3D d'un poignet. On peut y voir une montre, une partie des os des doigts (en blanc) et les tissus mous (en rouge). (Image: MARS Bioimaging Ltd)

Jusqu'à présent, les chercheurs utilisaient une version limitée du scanner de MARS pour étudier le cancer, la santé des os et des articulations et les maladies vasculaires, souvent à l'origine de crises cardiaques et d'accidents vasculaires cérébraux (AVC). « Dans toutes ces études, les premiers résultats encourageants indiquent que, lorsque l'imagerie spectrale est couramment utilisée dans les cliniques, elle permet d'établir un diagnostic plus précis et de personnaliser le traitement », souligne le professeur Anthony Butler.

Le groupe Transfert de connaissances du CERN bénéficie d'une longue expérience dans le transfert des technologies du Laboratoire, en particulier pour les applications médicales. En ce qui concerne le scanner 3D, un accord de licence a été conclu entre le CERN, au nom de la collaboration Medipix3, et l'entreprise MARS Bioimaging Ltd. Comme l'indique Aurélie Pezous, chargée du transfert de connaissances au CERN : « Il est toujours gratifiant de constater que notre travail profite aux patients du monde entier. Des applications réelles comme celle-ci nous encouragent à aller encore plus loin. »

Dans les mois à venir, des patients en orthopédie et rhumatologie de Nouvelle-Zélande seront examinés au moyen du scanner révolutionnaire de l'entreprise MARS dans le cadre d'un essai clinique – une première mondiale – ouvrant la voie à une potentielle utilisation quotidienne de cet équipement nouvelle génération.