Une révolution technologique pour réduire les doses de rayons X en imagerie 3D

Deux solutions pour réduire fortement les doses lors de radiographies à rayons X sont actuellement développées par Philippe Zeitoun, directeur de recherche CNRS au LOA. Son projet de start-up, Imrex, vient d’être lauréat de l’appel à projet 2022 de RISE. RISE est un programme du CNRS proposant à une quinzaine de projets de start-ups lauréates un accompagnement sur mesure d’un an, ainsi qu’une inclusion dans le réseau d’experts et de partenaires de CNRS Innovation pour structurer et développer leur projet.

Les innovations d’Imrex reposent sur les senseurs de front d’onde, un dispositif optique permettant d’analyser la forme d’une surface d’onde et ainsi repérer la déflection d’un faisceau. « Cette technique existait dans le visible et nous l’avons transposée dans les X, c’était une vraie rupture à l’époque », souligne Philippe Zeitoun. Il a imaginé ce dispositif pour de la métrologie Il y a une vingtaine d’années, et envisage de nouvelles applications après en avoir fait la première démonstration au LOA puis l’avoir perfectionné avec la société Imagine Optic.

« Aujourd’hui, quand on fait de l’imagerie X en 3D, on doit accumuler beaucoup d’images 2D prises sous différents angles, qu’on assemble pour créer l’image 3D. Cela induit une forte dose de rayons X », explique Philippe Zeitoun. Pour limiter les risques aux personnes ou objets scannés, le nombre d’images 2D est limité, ce qui diminue la qualité finale de l’image 3D et induit une perte d’informations. Face à ce constat, la première solution proposée par Imrex consiste à intégrer un senseur spécifique dans un système de radiologie X.

Diminution des risques associés aux examens

« Au lieu de regarder l’absorption des rayons X par l’objet, ce qui nécessite que les rayons X restent à l’intérieur et donc le dégradent, on va rendre les rayons X plus pénétrants en augmentant leur énergie pour éviter qu’ils déposent de l’énergie dans l’objet, détaille le chercheur du LOA. En passant à travers l’objet, les rayons X vont être déviés. En mesurant cette déviation, grâce au senseur de front d’onde pour rayon X, on va pouvoir retrouver la structure de l’objet. »

Cette technique offre déjà des résultats prometteurs : « On arrive à voir toutes les structures dans un cerveau de souris, y-compris les petites veines et les cellules », apprécie Philippe Zeitoun. Si le bénéfice principal pour le secteur médical sera de diminuer les risques associés aux examens, cette technologie permettra également de vérifier la conformité de pièce avec du contrôle non destructif, sur des lignes de production par exemple.

La deuxième solution développée par Imrex consiste à coupler un senseur de front d’onde pour rayons X avec une optique X pour produire une caméra plénoptique, permettant l’acquisition simultanée de plusieurs images d’une même scène sous différents angles. « C’est comme cela que fonctionne note cerveau pour faire de la 3D : on repère un objet et nos yeux définissent l’angle d’arrivée des rayons pour retrouver la profondeur, résume le chercheur du LOA. Là, on va assembler de nombreuses images et on aura une précision en 3D très puissante. » Si cette technique existait jusqu’ici dans le visible, Philippe Zeitoun, en collaboration avec Ombeline de La Rochefoucauld (Imagine Optic) et Marta Fajardo (Instituto Superior Tecnico, Portugal), l’a adaptée pour la première fois dans les X.

L’applicatif sera également l’imagerie 3D, avec une qualité d’image comprise entre la radiographie et le scanner. En plus de délivrer une beaucoup plus faible dose, cette technique permettra un diagnostic bien plus rapide en permettant la détection d’un défaut en une seule prise. Un avantage non négligeable tant pour les industriels que pour les médecins. Avec son coût moins élevé, cette solution permettrait de populariser encore plus les scanners et, aux pays en voie de développement, d’en acquérir.