Les nouvelles technologies au service d’une plus grande sensibilité des mammographies
L’imagerie médicale 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 mammaire, débouchent sur un sentiment de sécurité fictif et de possibles retards dans la mise en place d’un traitement approprié. Le projet DiCoMo, financé par l’UE, a mis à profit les avancées dans le domaine de la photonique pour développer un détecteur de rayons X à panneau plat numérique. 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 de valeur de l’imagerie médicale et organique». Diminuer les doses de rayonnements et améliorer la résolution En conversion directe, les photons 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 puis en un signal électrique en utilisant un photodétecteur. Bien que la conversion indirecte produise des doses de rayonnement plus faibles comparée à l’autre solution, cela se fait aux dépens de la qualité de l’image du fait de la diaphonie optique 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 prometteurs à conversion directe a été utilisée: les perovskites organométalliques. Les perovskites semi-conductrices associent la grande efficacité d’absorption 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 actuels utilisent habituellement la technique des pixels passifs qui repose sur un transistor de commutation unique généralement constitué d’un film fin de silicium amorphe. Cependant, DiCoMo, a utilisé des capteurs de pixels actifs conçus à partir de trois transistors en couches minces d’oxyde métallique, ce qui a permis une amplification dans les pixels, associés à un circuit intégré de lecture (ROIC) à bas bruit, sur mesure. La conception est optimisée pour convertir les signaux provenant des pixels de zone de grande dimension (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 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 thermique 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, 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 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.
Mots‑clés
DiCoMo, mammographie, détecteur de rayons X à panneau plat, imagerie médicale, scintillateur, conversion directe, conversion indirecte, photodétecteur organique, pixels actifs, perovskites
