L'imagerie X nouvelle génération
Tissus mous. Microstructures. Nouveaux biomarqueurs.
arximed développe une nouvelle génération d’imagerie X exploitant le Dark-Field et le contraste de phase pour accéder à des informations aujourd’hui difficiles ou impossibles à visualiser avec l’imagerie d’absorption conventionnelle.
De la recherche fondamentale à arcimed
Une innovation issue de la recherche Inserm, UGA et synchrotron.
Depuis plus d’un siècle, l’imagerie par rayons X transforme la médecine en donnant accès à l’intérieur du corps humain. Malgré le progrès technologique les systèmes de radiologies exploitent toujours la même interaction : l’absorption.
arcimed veut exploiter deux dimensions complémentaires de l’interaction rayons X–matière : le contraste de phase, sensible aux faibles variations de densité et aux interfaces, et le Dark-Field, sensible à la diffusion produite par des structures micro- et nanométriques non directement résolues.
arcimed est l’aboutissement de dix années de recherche en imagerie X menées à Grenoble au sein de STROBE UGA, laboratoire associant notamment l’Inserm et l’Université Grenoble Alpes. Le projet s’inscrit dans un environnement scientifique de premier plan, historiquement nourri par les développements de l’imagerie synchrotron et par la recherche de solutions permettant de transférer ces nouveaux contrastes vers des systèmes plus compacts et compatibles avec les usages médicaux.
Le Dark-Field
Révéler la micro- et nano-architecture des tissus
Lorsque les rayons X traversent un tissu, ils peuvent être diffusés à de très petits angles par une multitude d’interfaces et de structures non directement résolues par le détecteur. Le signal Dark-Field mesure cette diffusion et apporte une information complémentaire à l’absorption et à la phase.
Comme dans un brouillard, plus le faisceau rencontre d’interfaces microscopiques, plus sa diffusion peut être importante. Le Dark-Field peut ainsi être sensible à l’organisation de structures telles que les alvéoles pulmonaires, les travées osseuses, le collagène, la dentine ou les fibres nerveuses. De plus, lorsque les structures sont orientées, la diffusion devient anisotrope. La mesure directionnelle peut alors renseigner sur l’orientation préférentielle de fibres ou de structures organisées : collagène, dentine, architecture osseuse, myéline ou faisceaux axonaux.
Potentiel clinique : Transformer une propriété physique de diffusion en biomarqueurs de l’organisation des tissus.
Le contraste de phase
Révéler les tissus mous et les interfaces
Les rayons X ne sont pas seulement absorbés lorsqu’ils traversent la matière : leur onde est également déphasée et réfractée. Ces effets peuvent être particulièrement informatifs lorsque deux tissus présentent des absorptions proches.
Le contraste de phase permet ainsi d’augmenter la sensibilité à de faibles variations de densité électronique et aux interfaces. Il est particulièrement prometteur pour les tissus mous et pour l’histologie virtuelle tridimensionnelle.
Les travaux joints sur le cervelet humain montrent qu’une imagerie X multimodale peut combiner atténuation, phase et Dark-Field dans un même cadre expérimental, le contraste de phase apportant une forte différenciation des tissus mous et des couches cérébelleuses.
Une plateforme. Quatre applicatons clés.
Poumon. Os. Cerveau. Dentaire. Quatre territoires médicaux où la structure du tissu porte une information essentielle.
Poumon
Voir l'intégralité de la microarchitecture alvéolaire
Le poumon est l’une des applications les plus avancées de l’imagerie Dark-Field. Sa structure repose sur un très grand nombre d’interfaces air–tissu au niveau alvéolaire, ce qui génère naturellement un signal de diffusion important. Des études humaines ont déjà été publiées dans la BPCO/emphysème, et d’autres travaux explorent notamment fibrose, pneumonie et cancer pulmonaire.
Applications explorées
- BPCO/emphysème
- Fibrose pulmonaire
- Pneumonies et altérations infectieuses
- Oncologie pulmonaire
Os
Voir l’architecture, pas seulement la densité
La qualité osseuse dépend de la quantité de matière minérale mais aussi de l’organisation du réseau trabéculaire. Le Dark-Field peut apporter une information sur la densité et l’orientation de cette microarchitecture.
Applications explorées
- Ostéoporose et qualité osseuse
- Fractures non déplacées / occultes
- Consolidation osseuse
- Cartilage et pathologies articulaires
Cerveau
Explorer l’organisation microscopique du système nerveux central
Le cerveau associe tissus mous faiblement contrastés en absorption, réseaux vasculaires, populations cellulaires et faisceaux de fibres orientées. La combinaison phase + Dark-Field est particulièrement adaptée à cette richesse structurelle.
Applications explorées
- AVC et microvascularisation
- Oncologie cérébrale
- Myéline et substance blanche
- Connectivité et orientation des axones
- Neurochirurgie
- Autres pathologies du système nerveux central
Dentaire
Explorer les tissus, interfaces et microstructures de la dent.
La dent réunit, dans un volume réduit, tissus durs, tissus mous, interfaces et microstructures fortement organisées. Elle constitue un terrain naturel pour démontrer la complémentarité de l’absorption, de la phase et du Dark-Field.
Applications explorées
- Tissus mous péri-dentaires
- Microfissures
- Parodontologie
- Dentine et organisation tubulaire
- Chirurgie et implantologie
La prochaine génération d’imagerie X ne se limitera pas à l’absorption
arcimed rend accessibles deux nouvelles dimensions de l’information X : les tissus mous par contraste de phase et la micro- et nano-architecture par Dark-Field.
Notre ambition est de transformer ces nouveaux contrastes en une plateforme d’imagerie médicale capable de révéler des informations aujourd’hui invisibles, de quantifier l’organisation des tissus et de faire émerger de nouveaux biomarqueurs.
Du poumon à l’os, du cerveau aux dents, arcimed vise une même promesse : extraire plus d’information d’une exposition aux rayons X et ouvrir de nouveaux territoires diagnostiques.
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Construisons ensemble la prochaine génération d’imagerie X.