Une nouvelle méthode pour l'imagerie détaillée des structures osseuses fragiles
Des scientifiques travaillant en Allemagne et en Suisse ont développé une nouvelle méthode de nanotomographie, qui se utilise les rayons X pour permettre aux médecins de produire des images détailles en trois dimensions (3D) de structures osseuses fragiles. Cette méthode pourrait mener au développement de meilleures approches thérapeutiques pour combattre l'ostéoporose, la maladie des os la plus répandue chez les personnes âgées. Cette nouvelle méthode a récemment été présentée dans la revue Nature. Les chercheurs de la Technische Universität München (TUM) en Allemagne, du Paul Scherrer Institute (PSI) et du Swiss Federal Institute of Technology (ETH-Zurich) en Suisse expliquent que le diagnostic de l'ostéoporose se pose exclusivement après avoir établi une réduction générale de la densité osseuse. Cette nouvelle méthode apportera davantage d'informations sur la structure locale et les changements de densité associés. Jusqu'à présent, les médecins étaient limités en raison du peu d'informations sur le changement au niveau de la densité osseuse. Le professeur Franz Pfeiffer du TUM, responsable de l'étude, explique que ce problème ne devrait plus se poser. «Grâce à notre nouvelle méthode de nano-CT (tomographie informatique ou computed tomography), il est désormais possible de visualiser la structure osseuse et les changements de densité en 3D dans des résolutions élevées», annonce-t-il. Cette méthode nous «permettra d'étudier les changements structurels associés à l'ostéoporose sur une échelle nanométrique et ainsi de développer de meilleures approches thérapeutiques.» L'équipe du professeur Pfeiffer a utilisé la technologie de scanner CT de rayons X pour développer sa méthode. On utilise couramment la scanographie CT dans les hôpitaux et centres médicaux pour le scanner de diagnostic du corps (on le soumet aux rayons X et un détecteur enregistre la quantité d'absorption des rayons sous différents angles). «En fait, ce ne sont que des photos de multiples rayons X prises à partir de différentes directions», expliquent les auteurs. «Certaines de ces images sont ensuite utilisées pour générer des images numériques en 3D de l'intérieur de l'organisme par un traitement d'imagerie.» La nouvelle méthode mesure l'intensité générale des faisceaux absorbés par le sujet à chaque angle et les parties de faisceau de rayons X déviées dans d'autres directions, ou plutôt diffractées. Un modèle de diffraction est généré pour chaque point, ce qui apporte des informations supplémentaires sur la nanostructure exacte, car les rayons X sont particulièrement sensibles aux moindres changements structuraux. «En raison du nombre élevé de photos individuelles devant être prises et traitées avec une extrême précision, il était particulièrement important d'utiliser des rayons X d'intensité élevée ainsi que des détecteurs de pixels rapides et non bruyants lors de l'application de notre méthode», expliquait Oliver Bunk, responsable de la configuration expérimentale de l'installation de synchrotron du PSI en Suisse. Les modèles de diffraction ont ensuite été traités grâce à un algorithme développé par l'équipe, poursuivait Martin Dierolf, chercheur au TUM. «Nous avons développé un algorithme de reconstruction d'image pouvant générer une image en 3D de haute résolution de l'image originale à partir de plus de 100 000 modèles de diffraction», explique-t-il. «Cet algorithme prend en compte l'absorption traditionnelle des rayons X et la phase de changement nettement plus sensible des rayons X.» Roger Wepf, directeur de l'Electron Microscopy Centre à l'ETH Zurich (EMEZ), reconnaît que «la nouvelle procédure de nanoscanographie ne parvient pas à rendre la résolution spatiale que l'on retrouve dans la microscopie électronique; toutefois, elle peut générer des images tomographiques en 3D d'échantillons d'os, grâce à la pénétration élevée des rayons X». Il ajoute que «cette nouvelle procédure se démarque également par sa précision dans les mesures de densité osseuse très précise, ce qui est particulièrement important dans les études sur les os». Les chercheurs font remarquer que la méthode ouvre la voie à des études plus précises sur la première phase de l'ostéoporose et à l'évaluation de résultats thérapeutiques de différents traitements dans des tests cliniques.
Pays
Suisse, Allemagne