Les nouvelles technologies au service d'une plus grande sensibilité des mammographies
Publié par Isabelle le 08/06/2018 à 12:00
Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS

La mammographie est la méthode d'analyse la plus largement employée pour la détection du cancer du sein. Cependant, les statistiques soulignent un nombre relativement élevé de diagnostics erronés, ce qui provoque de l'angoisse chez les patientes et provoque d'éventuels retards de diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi, „la...) et donc de traitement des cancers.

L'imagerie médicale (L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir de différents phénomènes physiques...) spécialisée utilise un système de rayons X peu dosé pour les examens mammaires afin de réaliser des examens et diagnostics précoces. En dépit d'avantages évidents pour les femmes entre 40 et 74 ans, des résultats faussement positifs entraînent des examens supplémentaires et sont source d'angoisse. Et des résultats faussement négatifs, spécialement en cas de forte densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de...) mammaire, débouchent sur un sentiment de sécurité fictif et de possibles retards dans la mise en place d'un traitement approprié.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) DiCoMo, financé par l'UE, a mis à profit les avancées dans le domaine de la photonique pour développer un détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu.) de rayons X à panneau plat numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et...). Outre des diagnostics aux rayons X économiques et plus sûrs, il permet également de diminuer les doses de rayonnements auxquelles sont exposés les patientes et le personnel de radiologie. Comme l'explique le coordinateur du projet, le Dr Sandro Francesco Tedde, "nous sommes parvenus à ce résultat en associant des innovations radicales des principaux acteurs européens de plusieurs disciplines, et en faisant collaborer des partenaires commerciaux et des chercheurs sur toute la chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de valeur de l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait...) médicale et organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.)".

Diminuer les doses de rayonnements et améliorer la résolution

En conversion directe, les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent,...) des rayons X sont convertis directement en signaux électriques. Par contre, pour la conversion indirecte, les photons des rayons X sont d'abord convertis en lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) puis en un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont...) électrique en utilisant un photodétecteur.

Bien que la conversion indirecte produise des doses de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) plus faibles comparée à l'autre solution, cela se fait aux dépens de la qualité de l'image du fait de la diaphonie (On nomme diaphonie (ou parfois « bruit ») l'interférence d'un premier signal avec un second. On trouve des traces du premier signal, dans le signal du second, souvent à cause de phénomènes d'induction électromagnétique.) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) entre les pixels. DiCoMo a permis de réconcilier l'imagerie haute résolution avec des doses de rayonnement plus faibles en combinant le meilleur des deux techniques. Des avancées radicales dans les panneaux avant et arrière du dispositif permettent respectivement la conversion des rayons X via des pixels "actifs" et via des photodétecteurs à perovskites organométalliques à conversion directe.

Technologie des panneaux avant

Dans la mesure où l'approche initiale de DiCoMo consistant à intégrer des microparticules scintillantes dans une matrice organique semi-conductrice n'avait pas permis d'obtenir la sensibilité ciblée, en particulier pour les couches de conversion épaisses, une nouvelle classe de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) prometteurs à conversion directe a été utilisée: les perovskites organométalliques. Les perovskites semi-conductrices associent la grande efficacité d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon...) des convertisseurs indirects aux capacités de haute résolution des convertisseurs directs.

Les membres du projet ont développé une nouvelle technologie de traitement sans solvant afin d'obtenir un "effritement fin" des poudres de perovskite sur le panneau arrière du démonstrateur. Lors du pressage, les microparticules de perovskite sont compactées, ce qui permet la formation d'une couche homogène de haute qualité accumulée sur le haut du substrat de la plaque arrière, en évitant la diaphonie entre les pixels.

Technologie des panneaux arrière

Les systèmes de mammographie (La mammographie est une technique de radiographie, particulièrement adaptée aux seins de la femme afin de détecter des nodules dont la présence peut...) actuels utilisent habituellement la technique des pixels passifs qui repose sur un transistor de commutation unique généralement constitué d'un film fin de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) amorphe. Cependant, DiCoMo, a utilisé des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur...) de pixels actifs conçus à partir de trois transistors en couches minces d'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) métallique, ce qui a permis une amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) dans les pixels, associés à un circuit intégré (Le circuit intégré (CI), aussi appelé puce électronique, est un composant électronique reproduisant une ou plusieurs fonctions électroniques plus ou moins complexes, intégrant souvent plusieurs types de...) de lecture (ROIC) à bas bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.), sur mesure.

La conception est optimisée pour convertir les signaux provenant des pixels de zone de grande dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son...) (par exemple > à 50 µm), ce qui permet d'améliorer la sensibilité de manière significative. "Avec ce démonstrateur de la taille d'un VGA (640 x 480 pixels), DiCoMo a développé un module essentiel pour la mise en place de soins plus efficaces et plus abordables", explique le Dr Tedde.

Intégration dans un prototype

"Ces travaux d'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation technique ou...) complexes ont débouché sur la conception réussie d'un système électronique de lecture et de pilotage du dispositif d'imagerie à rayons X de DiCoMo", explique le Dr Tedde. Le ROIC à bas bruit est réalisé sur mesure par un membre du consortium. La solution de ROIC chip-on-flex s'est révélée être la meilleure solution en termes de compatibilité du budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de...) des différentes composantes du système. "À notre connaissance, c'est la première fois qu'un panneau arrière à pixels actifs doté d'une technologie à bas coûts d'oxyde de zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.), indium et gallium et intégré dans un détecteur de rayons X à panneau plat est présenté", ajoute le Dr Tedde.

L'équipe a utilisé ce système pour produire sa première image, Mona Lisa. Bien qu'il y ait encore de la marge en termes d'améliorations potentielles, DiCoMo a contribué à une avancée significative en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) de compétence et de savoir-faire scientifiques dans ce secteur et les retombées du projet devraient contribuer à renforcer la compétitivité au niveau mondial de l'industrie de l'imagerie médicale européenne.

Pour plus d'information voir:
- Projet DiCoMo
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