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Un système d'imagerie médicale révolutionnaire avec détection de photon unique

L'imagerie médicale exploitant des détecteurs de photons à base de semi-conducteurs est en passe de révolutionner la détection et la stadification des tumeurs. Parmi les avantages, citons la résolution pixellisée et la diminution de la dose administrée aux patients.
Un système d'imagerie médicale révolutionnaire avec détection de photon unique
La radiographie numérique a permis de faire progresser la radiographie médicale, en fournissant un contraste très élevé et une résolution spatiale. Cependant, les informations détaillées sur les photons absorbés manquent cruellement. Le fait de connaître l'énergie des photons absorbée permet d'établir une carte énergétique à codes de couleurs qui facilite l'analyse des tissus sur la base de la composition chimique. En fait, l'imagerie radiographique colorée (IRC) a permis d'améliorer la visibilité des tumeurs et a contribué à déterminer les stades avec plus de précision. La capacité de compter chaque photon absorbé n'implique pas uniquement le rapport signal-bruit à sa limite quantique, mais elle faciliterait également la diminution des doses de rayonnement.

Les scientifiques ont lancé le projet LACX («Large X-ray detectors for coloured X-ray imaging»), financé par l'UE, afin de mettre au point des détecteurs de semi-conducteurs et l'électronique de comptage de photons associée qui sont nécessaires pour concrétiser cette technologie. Les semi-conducteurs classiques tels que le silicium et le germanium ne répondent pas aux exigences techniques relatives aux photons de haute énergie utilisés pour l'imagerie médicale. Les propriétés matérielles des nouveaux semi-conducteurs, comme le tellurure de cadmium (CdTe) et le tellurure de cadmium-zinc (TCZ), permettent la conversion efficace des rayonnements en charges électriques (de photons en électrons). Toutefois, avant le début du projet, ils n'avaient jamais été utilisés dans l'imagerie par rayonnement.

Pour élaborer des détecteurs radiographiques à semi-conducteurs de grandes surfaces, les chercheurs ont dû résoudre de manière appropriée les problèmes liés aux coûts et à la disponibilité du matériel de détection. Le fait que la taille moyenne des monocristaux de CdTe/CZT est trop petite constitue un problème majeur. Pour surmonter cet obstacle, l'équipe a mis au point un procédé permettant de produire des films épais de CdTe/CZT dotés des propriétés nécessaires et répondant aux normes de performances des détecteurs radiographiques de grandes surfaces.

Après avoir caractérisé et optimisé les matériaux et les méthodes, les chercheurs ont fabriqué des films épais polycristallins pour détecteurs, puis les ont intégrés aux puces de détecteurs. Grâce au logiciel d'analyse d'images qui exploite des algorithmes pour la pixélisation d'images, le système de détection a été mis en application grâce à la tomographie par ordinateur. Les scientifiques ont démontré pour la première fois des images de très haute qualité de sujets utilisant des détecteurs à semi-conducteurs de grandes surfaces.

La technologie du projet LACX pour une imagerie par codes de couleurs à haute résolution et à faible dose des tissus humains devrait permettre d'améliorer la qualité des diagnostics et de réduire l'exposition des patients aux rayonnements. D'autres applications dans des domaines tels que la sécurité sont également probables.

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