la recherche médicale avec l'imagerie TEP

La tomographie par émission de positrons (TEP) s'est révélée une technique d'imagerie fonctionnelle très prometteuse pour diagnostiquer le cancer, déterminer le pronostic, planifier le traitement et effectuer le suivi, en raison de sa grande spécificité pour les tumeurs malignes. La détection de petites tumeurs de même que le suivi et le traitement efficaces des tumeurs exigent un appareillage ultra-sensible et la résolution spatiale très élevée des détecteurs de TEP. Toutefois, la capacité des scanographes de TEP pour le corps entier du commerce est limitée pour ce qui est des petites tumeurs, en raison de leur faiblesse relative au chapitre de la résolution spatiale et de la sensibilité. En outre, les scanographes de TEP pour le corps entier axés sur les technologies actuelles coûtent cher. Il faudrait donc disposer d'un appareil de TEP plus rentable, versatile et spécifique à son application, avec une capacité de détection des rayons gamma et une résolution spatiale plus élevées que les appareils conventionnels. Il est possible d'y parvenir par la rationalisation de la technologie de TEP.

L'objectif ultime de notre recherche, dans le cadre du programme d'imagerie moléculaire et de diagnostic de deuxième niveau, est de concevoir une nouvelle méthode d'imagerie de tomographie par émission de positrons (TEP). La recherche sera axée sur une technologie de détecteurs à semiconducteur ayant le potentiel d'améliorer à la fois la résolution spatiale et la sensibilité de l'imagerie de TEP. Nous combinerons les propriétés uniques des techniques de pointe faisant appel aux matières photoconductrices et aux cristaux à scintillation, et d'affichage d'images. Notre détecteur pour TEP est doté d'un réseau scintillateur à monocristal d'orthosilicate de lutécium yttrium dopé au cérium (LYSO) finement pixellisé en contact optique avec un réseau d'éléments photodétecteurs à avalanche à sélénium amorphe (a-Se) pour la détection de la lumière émise par le scintillateur. La technologie de TEP proposée repose principalement sur le photodétecteur à avalanche à a- Se. La capacité des détecteurs pour TEP à a-SE de fournir à la fois un rendement de détection optique élevé et un rapport signal sur bruit également élevé dépend de la combinaison des propriétés photoconductrices uniques du a-Se : i) rendement quantique élevé au taux optimum d'émission du scintillateur, ii) effet d'avalanche élevé, iii) réaction rapide. En outre, la technologie éprouvée du dépôt d'une couche d'a-Se et la complexité technique relativement négligeable de fabrication du photodétecteur nous permettent de produire un dispositif à faible coût.

Dans le cadre de la recherche proposée pour le programme T-STOP, nous allons i) fabriquer un photodétecteur à avalanche à a-Se à pixel unique, et l'évaluer; ii) démontrer la possibilité de fabriquer un détecteur pour TEP à a-Se/LYSO. En particulier, le ou la stagiaire participera aux mesures du rendement quantique de photogénération et du courant d'obscurité de photodétecteurs à avalanche à a-Se, de même qu'à la fabrication d'un réseau détecteur 3×3, puis à l'évaluation de son rendement.

Aujourd’hui l’imagerie par TEP (Tomographie a Emission de Positions) apporte aux medecins des informations qui, dans le passe, ne leur etaient le plus souvent accessibles qu’apres intervention chirurgicale ou suite a des tests diagnostiques bien plus couteux. La TEP mesure la localisation de substances radio-pharmaceutiques emettrices de positons et permet ainsi d’acceder a des donnees fonctionnelles du corps et des cellules. La technologie est particulierement employee dans les cas de cancers, de maladies cardiaques et les maladies neuro-degeneratives. Dans un article du Journal of Nuclear Medicine du mois de Novembre, Simon Cherry, directeur du centre d’Imagerie Moleculaire et Genomique de l’Universite de Californie a Davis, explique pourquoi l’imagerie par TEP promet de constituer une des technologies cle dont l’utilisation permet une grande amelioration de la pratique medicale et ce au benefice du patient. En effet, cette technologie fait constamment l’objet de nouveaux developpements et ameliorations tres prometteurs. Meme si l’aspect exterieur d’un scanner TEP n’a pas beaucoup evolue depuis 15 ans, les recentes avancees technologiques ont permis d’ameliorer la qualite de l’image fournie, d’augmenter le champ d’application de la technique et de generaliser son utilisation. Ce type de scanner est maintenant utilise pour l’imagerie du corps entier, l’imagerie tridimensionnelle, et l’imagerie preclinique du petit animal en association avec de nouveaux agents de scintillation et des algorithmes de reconstitution iteratifs combines au scanner. Simon Cherry prevoit des progres supplementaires grace a trois principales voies de developpement :
- La reintroduction de la TEP associee a une technique de detection du ’temps de vol’ des photons emis qui permet de fournir plus rapidement une image de meilleure qualite
- La TEP a tres haute definition utilisee sur animaux pour les etudes precliniques de medicaments
- Les systemes d’imagerie a double modalite comme par exemple la TEP/IRM (Imagerie par Resonnance Magnetique) permettant de fournir a la fois des donnees anatomiques (IRM) et fonctionnelles (TEP) Selon Simon Cherry, les plus grands espoirs associes au developpement du TEP resident dans le diagnostic precoce des maladies ainsi que des effets des traitements sur celles-ci. Pour le patient, cela se traduit par la possibilite de recevoir des medicaments adaptes avant que les symptomes de la maladie n’apparaissent et, de recevoir un traitement hautement individualise grace a un diagnostic rapide de l’effet des medicaments prescrits.

Pour résoudre ces problèmes d'implantation, la société General Electric, très présente dans l'imagerie médicale, travaille sur une unité mobile de TEP-scanner. Embarqué à bord d'un camion, il pourrait se rendre directement auprès de nombreux centres hospitaliers. Une option qui permettrait d'éviter le déplacement des patients.

Enfin, grâce à l'accroissement permanent de la puissance de calcul des ordinateurs de traitement d'image, une vision en « temps réel » du métabolisme cérébral devient possible. On pourra ainsi suivre la réaction du cerveau d'un patient à diverses stimulations et donc détecter, toujours de façon extrêmement précoce, les premiers symptômes de troubles neurologiques susceptibles de dégénérer.

 

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