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Une alternative plus sûre au scanner

La tomodensitométrie ou scanner est l’une des grandes avancées dans l’imagerie médicale. Mais elle expose les patients à une dose de rayons qui peut être forte, voire nocive. Au Portugal et en France notamment, les chercheurs du projet VOXEL développent justement une alternative plus sûre.

Pour trouver cette nouvelle option, des scientifiques participant à un projet de recherche européen baptisé VOXEL ont dû s’attaquer à un problème inhérent à l’imagerie par rayons X : pour produire une vue 3D, la caméra du scanner doit effectuer une rotation complète autour de sa cible en prenant parfois des milliers de radiographies.

À Lisbonne, Marta Fajardo, coordinatrice du projet et spécialiste de la physique des plasmas à IST-ID, institution portugaise partenaire du projet, nous en dit plus : “L’alternative que nous cherchons à concevoir dans le cadre de ce projet, c’est ce qu’on appelle une caméra plénoptique dotée d’un système optique qui permet d’enregistrer une image 3D en maintenant la caméra au même endroit. Il a déjà été prouvé, ajoute-t-elle, qu’on pouvait utiliser ce type de caméras à la lumière visible. Nous, on essaie de la faire fonctionner dans le spectre des rayons X.”

Grâce à des lasers, les chercheurs produisent des rayons X spécifiques. Le faisceau passe à travers des lentilles et des miroirs avant de traverser l’objet à observer. Résultat : une image radiographique prise par un détecteur qui peut s’apparenter à un appareil photo numérique.

Matrice de microlentilles

Mais comment obtenir une image 3D en une seule prise de vue ? Nous nous rendons dans une PME française installée en région parisienne qui participe à VOXEL. Son équipe teste sa solution avec deux bouchons en liège.

Une matrice de microlentilles permet de changer de point de focale après la prise de la photo grâce à de tout nouveaux algorythmes de calcul dédiés à la reconstruction d’images.

“Le fait de coupler la lentille principale à cette matrice va nous permettre de récupérer les rayons avec toute l’information en angle et en espace, indique Ombeline de La Rochefoucauld, ingénieure chez Imagine Optic. Donc à partir de l’image brute, elle obtient toute l’information spatiale et directionnelle qui va nous permettre de faire cette reconstruction 3D,” assure-t-elle.

Cellules vivantes

Vu la complexité à travailler sur des rayons X, des années de recherche sont encore nécessaires pour que cette approche permette de produire des radiographies 3D d’objets relativements grands.

Mais à l‘échelle microscopique, elle offre déjà une alternative compacte et économique comme nous le constatons à Palaiseau, au Laboratoire d’optique appliqué (LOA), autre partenaire du projet. Les rayons X mous utilisés dans l’un des dispositifs sur place préservent mieux les cellules, elles peuvent donc être observées vivantes.

“En général, la tomographie cellulaire nécessite de travailler dans des conditions cryogéniques : ce qui ne permet pas d’enregistrer les mouvements cellulaires, précise Elena Longo, doctorante en physique au LOA. Par comparaison, poursuit-elle, des systèmes comme le nôtre permettent de garder la cellule vivante, on n’a pas besoin de la congeler.”

Mise sur le marché

Plusieurs applications de ce projet de recherche sont prêtes pour une mise sur le marché. Par exemple, ce nanoscope numérique ne dispose pas de la résolution et du contraste des appareils à rayons X, mais il fonctionne sans lentilles ou oculaires onéreux : il produit des hologrammes de petits objets grâce à la lumière ultraviolette.

“On utilise la lumière visible parce que c’est moins dangereux que les rayons X : ce qui peut être utile pour la reconstruction d‘échantillons biologiques 3D, explique Ramona Corman, physicienne du Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers du Commissariat à l’Energie atomique. Il peut aussi y avoir un intérêt dans le cas de tissus, de mitochondries ou de différentes organelles biologiques,” souligne-t-elle.

Ce projet doit encore passer des vidéos de cellules vivantes à l’imagerie médicale du futur en milieu hospitalier. Il ouvre en tout cas, la voie à une alternative au scanner plus sûre et moins coûteuse.

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