Vers un nouveau scanner pour le cerveau
Publié par Adrien le 22/01/2019 à 09:00
Source: Université de Sherbrooke
"On est dans le domaine de l'imagerie médicale. Ce qu'on aimerait ultimement, c'est obtenir des images plus nettes, plus précises, en augmentant le contraste des images. On travaille actuellement sur un nouveau scanner pour le cerveau humain qui fonctionnera dans quelques années avec un temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de vol de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules...), le seul élément technique qui pourra nous amener un gain possible dans les années à venir pour améliorer le contraste des images obtenues lors des PET scans", explique Réjean Fontaine, professeur-chercheur à la Faculté de génie et membre de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) d'innovation technologique (3IT) et du Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) du CHUS. Le nom de sa chaire de recherche l'exprime d'ailleurs sans équivoque: Chaire de recherche en tomographie d'émission par positrons (TEP) basée sur le temps de vol de photons.

La tomographie d'émission par positons (TEP) est une technique d'imagerie médicale (L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir de différents phénomènes physiques...) par laquelle on injecte une petite quantité de matière (La quantité de matière est une grandeur de comptage d'entités chimiques ou physiques élémentaires. L'unité qui lui correspond est la mole.) radioactive fixée à un traceur, par exemple un glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est symbolisé par Glc. Il est directement assimilable par l'organisme.), dans un patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.). Le traceur circule dans le corps et s'accumule dans certaines cellules ou tissus ciblés. Comme les cellules cancéreuses ont une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) énergétique plus importante que les autres, elles accumuleront plus de ce traceur. Le radio-isotope dans le traceur se désintègre en émettant un positron (En physique des particules, le positron ou positon est l'anti-particule associée à l'électron. Il possède une charge électrique de +1 (contre -1 pour l'électron), le même spin et la même masse que...) qui s'annihilera avec un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) dans le milieu. Cette réaction génère 2 photons de haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) captés par la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) TEP (La tonne d'équivalent pétrole (symbole tep) est une unité d'énergie d'un point de vue économique et industriel.) à partir desquels l'image sera reconstruite. Ceci permet d'imager en trois dimensions (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 épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de révolution.) l'activité métabolique, c'est-à-dire la transformation du glucose en énergie pour un tissu donné.La TEP détecte ainsi certaines anomalies non visibles par les autres techniques anatomiques d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La...).

Comme les activités de la Chaire sont prévues sur sept ans, plusieurs étapes sont requises avant d'arriver au scanner (Un scanneur, ou numériseur à balayage est l'équivalent du terme anglais scanner, qui vient du verbe anglais to scan, signifiant « balayer » dans le sens de « parcourir une...) fonctionnel. La collecte des informations est une première étape, qui devra être suivie par le développement technologique du scanner comme tel avec tous les détecteurs requis et l'électronique frontale à concevoir. Viendra ensuite le volet scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.): avec les informations comprises et le scanner opérationnel, il faudra alors intégrer tous ces éléments pour réaliser un scanner fonctionnel ! D'un point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) clinique, ces innovations pourront permettre à plus long terme de faciliter le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et...), de réduire la dose de radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium, est un phénomène physique...) administrée au patient et même de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) plus de patients dans une même journée.

Diviser par un million... deux fois !

"Réussir à utiliser le temps de vol de photons va nous permettre d'aller chercher et d'organiser les informations de façon à augmenter le contraste et faciliter ainsi la reconstruction d'image, poursuit le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent d'importantes...). Ce qui est intéressant avec la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) du temps de vol, c'est que ça nous permet de mesurer l'endroit d'où sont partis les deux photons d'annihilation. Plus on est rapides, plus on est précis, et plus on est précis, plus on peut détecter des anomalies très petites. On veut arriver à une détection de l'ordre de 10 picosecondes. Juste pour donner une idée de ce qu'est 10 picosecondes, on prend 10 secondes, puis on divise par un million. Puis encore par un million ! C'est pourquoi il nous faut 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...) hypersensibles et hyperrapides. De là toute l'importance de notre écosystème de chercheurs et d'étudiants-chercheurs qui viennent contribuer à l'atteinte de cette intégration. Je pense entre autres à Roger Lecomte, Jean-François Pratte et Serge Charlebois.

Un écosystème de recherche incroyable

Travailler ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) pour combiner la compréhension théorique, l'obtention du meilleur système d'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) qui soit et l'intégration de tous ces aspects pour construire la troisième génération de scanner est la clé. Ceci est possible grâce à l'écosystème de l'Institut interdisciplinaire d'innovation technologique (3IT). "C'est la rencontre entre les étudiants et les chercheurs de plusieurs disciplines qui fera la réussite de ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...): on a besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins...) de mathématiques (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les...), de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...), de génie électrique, de génie informatique (Le génie informatique, ou ingénierie informatique, est une discipline qui traite de la conception, du développement et de la fabrication de systèmes informatiques, à la fois matériels...) pour réussir ce tour de force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles...), exprime le Pr Fontaine. Des données de l'un dépendent les données de l'autre. Les étapes que l'on réalise vont nourrir les étapes de notre coéquipier, et chacun contribue ainsi à l'objectif."

Les étudiants du GRAMS (Groupe de recherche en appareillage médical de Sherbrooke) travaillent en équipe, et plusieurs reviennent de conférences internationales primés de notables distinctions. "Le travail d'équipe, c'est vraiment le secret à long terme. Nos étudiants se distinguent sur les scènes provinciale, nationale et internationale, notamment dans la présentation de leurs travaux de recherche. Les étudiants ont l'appui et l'aide des chercheurs, et je pense que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ça aide beaucoup à la motivation (La motivation est, dans un organisme vivant, la composante ou le processus qui règle son engagement dans une action ou expérience. Elle en détermine...)", conclut Réjean Fontaine.

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