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Médecine et santé

Révolution dans l'imagerie médicale

   
 
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L'imagerie du cycle cardiaque par émission de radionucléides permet de mesurer avec précision la fraction d'éjection du ventricule gauche.
La nouvelle technologie de détection des particules développée par le lauréat français du prix Nobel de physique 1992, Georges Charpak, bouleverse l'imagerie médicale nucléaire. Avec le soutien du programme Normes, Mesures et Essais, en coopération avec des partenaires italiens et britannique, la PME française Biospace Instruments a mis au point un instrument léger et simple pour suivre, en temps réel, les produits radioactifs utilisés pour visualiser certains organes. Les cardiologues de plusieurs hôpitaux européens peuvent désormais suivre plus facilement, "en direct", les battements du coeur de leurs patients.

 

Depuis plus de trente ans, l'injection de produits radioactifs capables de se fixer sélectivement dans certains organes est utilisée en médecine nucléaire pour visualiser le foie, le cerveau, la thyroïde, le coeur, ou encore rechercher des métastases de tumeurs dans l'organisme entier. "Le même système, la caméra de Anger, est utilisé depuis les années soixante pour visualiser la répartition de la radioactivité. Sur ce plan, les progrès ont été peu nombreux", note Claude Hennion, directeur de Biospace Instruments. L'innovation présentée par cette PME à l'issue d'un projet européen pourrait révolutionner cette technique médicale. Ce projet a rassemblé, en 1996, les compétences complémentaires de Biospace (détecteurs), de l'italien Caen (électronique rapide), du britannique Hamilton & Hamilton (médecine nucléaire) ainsi que le Département de Physique G. Galilei à Padoue et l'IDSET à Paris. "Il s'agit d'un projet exemplaire, qui a bénéficié des mesures en faveur des PME (CRAFT)", se félicite Eddie Maier, responsable scientifique à la Commission européenne. "En partant d'un transfert de technologie, de la physique des hautes énergies vers l'instrumentation scientifique et médicale, Biospace a mis au point un produit répondant aux attentes du marché et qui a donc toutes les chances de pouvoir être commercialisé."

Tout commence dans les années 1980, lorsque le physicien Georges Charpak, spécialiste des détecteurs de particules aux laboratoires du CERN à Genève - et futur lauréat du prix Nobel 1992 pour ses découvertes dans ce secteur (1) - propose à un biologiste de construire l'appareil permettant de visualiser les marqueurs radioactifs de ses propres expériences. L'image sera obtenue en un temps record - quelques heures, au lieu de plusieurs mois... "Bien que la machine développée au départ ait été un prototype de physicien, extrêmement compliqué à utiliser, l'enthousiasme de ce biologiste face aux résultats obtenus a montré que cette technologie répondait, au-delà de toute espérance, à un besoin plus général", raconte Claude Hennion. "Avec Georges Charpak, nous avons alors décidé de créer Biospace Instruments. C'était en 1989."

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Vue cinématique du mouvement de la paroi cardiaque.

Performances
Après deux ou trois ans de R&D, le premier détecteur entièrement automatique d'autoradiographie (visualisation de la répartition de marqueurs radioactifs, par exemple sur une coupe d'organe) est mis au point. L'instrument, qui a l'avantage d'être cette fois peu complexe à fabriquer, est composé d'une superposition de grilles métalliques sous haute tension, baignant dans un milieu gazeux spécifique. Lorsqu'une particule ionisante issue d'une désintégration radioactive pénètre dans le détecteur, elle arrache, en cascade, des électrons aux molécules de gaz. Il se crée alors un nuage responsable d'une émission lumineuse facilement détectable par caméra ou de manière électronique. Ainsi, en détectant les particules une à une, le système ne se contente pas de fournir une image de la répartition du produit radioactif. Il agit aussi comme un véritable compteur de radioactivité et donne une mesure absolue de la quantité de molécules radioactives présentes.

"Nous avons alors cherché à appliquer ces performances au vaste marché de l'imagerie médicale nucléaire. Pour de nombreuses applications diagnostiques, telles la localisation de tumeurs cancéreuses ou la visualisation de l'efficacité de la pompe cardiaque par mesure de la fraction d'éjection, la caméra d'Anger présente l'inconvénient d'être une instrumentation chère et lourde - 400 à 500 kg -, d'un rendement faible et nécessitant des temps d'intégration importants. Or les cardiologues veulent obtenir une image du coeur en mouvement, en temps réel."

Au chevet du patient
A cours de 1999, les premiers appareils mobiles, disponibles pour le cardiologue à tout moment - et ce au chevet même du patient - seront installés dans de prestigieux hôpitaux européens.

L'efficacité de détection, permettant l'utilisation de doses faibles et l'obtention d'images en temps réel, ouvre d'innombrables applications. "En chimiothérapie des cancers, nos détecteurs peuvent permettre d'adapter le traitement à chaque patient, afin d'avoir l'effet thérapeutique le plus puissant en évitant les risques cardiotoxiques. En chirurgie cardiaque, ils offrent la possibilité de visualiser le résultat d'une opération à coeur ouvert avant de refermer le thorax, pour réintervenir immédiatement le cas échéant. En chirurgie du cerveau, le fait de disposer d'une image de la tumeur pendant toute l'opération permettrait une ablation d'une plus grande précision." Les possibilités d'un appareil sensible, peu encombrant et relativement bon marché, vont permettre l'émergence de nouvelles pratiques, encore insoupçonnées.

Perspectives
Lancée sur le marché, cette technologie nouvelle devra néanmoins surmonter un certain nombre d'obstacles réglementaires, car dans divers pays l'utilisation de produits radioactifs requiert des habilitations très strictes sur le plan des locaux et du personnel. Ceci n'entame pas la confiance de Claude Hennion : "lorsque le bénéfice thérapeutique est prouvé, les choses peuvent évoluer rapidement."

En dehors de la médecine nucléaire, les détecteurs de Biospace peuvent également s'adapter aux radiographies traditionnelles, avec l'avantage de réduire de 20 à 30 fois l'irradiation subie à chaque examen. Or, la question du suivi de la quantité de rayons X reçue par les patients, en particulier en matière de dépistage, se fait de plus en plus pressante dans les réglementations internationales.

Un vaste marché potentiel existe donc pour la technologie mise au point par Biospace, qui détient plus d'une dizaine de brevets internationaux. "Dès que nous serons passés au stade de la commercialisation industrielle en médecine nucléaire, nous allons enclencher une phase de R&D intense en radiologie", conclut Claude Hennion. Un nouveau projet européen en perspective.

(1) La technologie imaginée au CERN par Georges Charpak a été développée afin de fournir un moyen d'identifier la matière noire de l'Univers, cette masse manquante dont les astrophysiciens ignorent toujours la nature, mais sont obligés de postuler l'existence pour rendre compte de la dynamique des galaxies qu'ils observent.

 

 

Titre du projet:  
Development of a detector for ultralow radioactivity measurements in biological and medical fields such as cardiac imaging

Programme:
Normes, Mesures et Essais - CRAFT

Référence du contrat: SMT4965502

Base de données CORDISPour plus d'informations sur ce projet,
voyez la fiche dans la Base de données CORDIS

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