Imagerie spectrale : du CERN à l'hôpital

L'imagerie spectrale permet une imagerie en couleur lors de tomodensitogrammes. MARS peut mesurer plusieurs agents cibles en même temps. (Image : MARS Spectral Imaging)

Depuis la découverte des rayons X par Röntgen en 1895, la physique et la médecine ont maintenu des liens étroits ; les progrès réalisés en matière de détecteurs de particules au CERN et ailleurs ont constamment donné lieu à de nouveaux développements dans le domaine de l'imagerie médicale.

Les collaborations Medipix, qui ont commencé à travailler dans les années 1990 sur le développement d’une technique de détection pour les besoins des expériences du Grand collisionneur de hadrons (LHC) au CERN, ont commercialisé Medipix pour d'autres applications scientifiques, en particulier l'imagerie médicale.

Medipix fonctionne comme un appareil-photo comptabilisant et détectant chaque particule percutant les pixels lorsque l'obturateur électronique est ouvert. On obtient ainsi des images dépourvues de bruit, d'une résolution et d'un contraste élevés – des caractéristiques qui ont conduit la plupart des expériences LHC à adopter cette technologie.

Dans le cadre des collaborations Medipix, un ensemble de puces de lecture ont été développées. À ce jour, on compte trois générations de puces Medipix, chacune ayant intégré des améliorations et de nouvelles fonctions.

La tomodensitométrie est l’une des nombreuses applications de Medipix. Lors d'un examen tomodensitométrique, ou tomodensitogramme, un tube à rayon X tourne autour du patient. Les images produites montrent ainsi à la fois la forme et la densité des tissus. En outre, contrairement aux radiographies traditionnelles, les structures qui se chevauchent ne sont pas prises en compte. Les applications sont nombreuses, mais la technique s'avère particulièrement utile pour la recherche de lésions, de tumeurs ou de métastases.

La troisième génération de puces de lecture, appelées Medipix3, permet une imagerie en couleur lors de tomodensitogrammes ; on parle alors d’imagerie spectrale. En envoyant des rayons X de différentes énergies à travers l'objet à examiner, la puce Medipix détecte les photons un à un en les répartissant en fonction de leur énergie, ce qui permet d'obtenir des informations sur la densité et la structure atomique d'un tissu. Par exemple, si les images radiographiques traditionnelles en noir et blanc obtenues à partir de tomodensitogrammes sont capables de différencier les os des tissus mous, l'imagerie spectrale est mieux à même de faire la distinction entre différentes structures de densité similaire. Cela aidera l'équipe médicale à faire son diagnostic, dans la mesure où elle pourra désormais classer les structures qui, auparavant semblaient les mêmes sur une image radiologique.

Actuellement, l'imagerie spectrale trouve plusieurs applications sur le marché, mais elle est encore à ses débuts et n'est donc pas encore largement adoptée. La start-up MARS Spectral Imaging travaille sur une technologie d'imagerie moléculaire spectrale reposant sur la puce Medipix3. Combinés à des traceurs biologiques fixés à des nano-particules métalliques, les scanners qu’elle conçoit peuvent permettre aux chercheurs et cliniciens de mesurer des processus biochimiques ou physiologiques en modélisant des maladies humaines sur des animaux. Même si cette technologie se trouve toujours dans une phase préclinique, ce qui signifie que les scanners ne peuvent pas encore être utilisés couramment sur des humains, elle devrait, selon la start-up, s’avérer utile pour diagnostiquer et traiter les maladies cardiaques, les attaques cérébrales, l'arthrose et le cancer, ainsi que pour le remplacement d'articulations.

Associée à des images apportant des informations de diagnostic nouvelles et améliorées, l'imagerie spectrale permettra, selon la start-up, de réduire le coût et la durée des procédures radiologiques, et de travailler avec des doses de rayonnement sensiblement plus faibles. L'intérêt et l'utilisation de la tomodensitométrie en tant qu'outil de diagnostic en seront considérablement accrus. Le potentiel des technologies d'imagerie spectrale a par conséquent suscité un vif intérêt de la part du corps médical. Il est encore trop tôt pour dire si Medpix et MARS seront les acteurs dominants de l'imagerie spectrale, mais, incontestablement, leur solution est des plus prometteuses.

Pour en savoir plus, rendez-vous au prochain séminaire sur le transfert de connaissances :  « From High Energy Physics to a Bio-Medical business », que donnera Anthony Butler, médecin-chef de MARS Spectral Imaging. Cliquez ici.