Au service secret de la médecine

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Lorenzo Valzania, chercheur dans le domaine des terahertz, a mis au point une te

Lorenzo Valzania, chercheur dans le domaine des terahertz, a mis au point une technique de discrimination des phases rendant visible des objets masqués par un tissu de fibres de verre. Image: Empa

Il est difficile de vérifier si une plaie couverte d’un pansement est en train de guérir ou non. Des chercheurs de l’Empa en ont trouvé le moyen - digne des films de James Bond. Le calibrage ciblé et resserré d’un rayonnement de la gamme des terahertz pourrait permettre l’analyse de tissus multicouches et également faciliter le diagnostic et le traitement de dépôts dans les vaisseaux sanguins.

Le film: "Le monde ne suffit pas". Le décor: un soir au casino. L’espion en smoking sort de sa poche un gadget inédit: des lunettes teintées en bleu. Il peut maintenant voir à travers les vêtements des crapules qui hantent l’établissement, voir les armes sous leurs vestons.

Les techniciens qui équipent notre héro ne sont pas les seuls à travailler sur la vision X. La vision trans-textile est déjà utilisée par exemple par les scanners corporels des contrôles de sécurité aéroportuaires. Des chercheurs de l’Empa étudient la manière d’en faire profiter la biomédecine en mettant au point un nouveau procédé permettant par exemple d’inspecter une plaie sans devoir en retirer le pansement. L’originalité du dispositif est qu’il ne recourt pas à des rayons ionisants comme les rayons X, mais à des ondes de la gamme des terahertz, c’est-à-dire d’une longueur d’ondes de 0,1 à 1 mm. Situées entre les infrarouges (qui réchauffent) et les ondes radio, elles sont inoffensives.

L’équipe de Peter Zolliker et d’Erwin Hack du «Laboratory for Transport at Nanoscale Interfaces» de Dübendorf vient de terminer un projet soutenu par le Fonds national suisse FNS visant non seulement la détection par ondes terahertz d’objets cachés, mais également la visualisation des interactions entre l’objet caché et la surface visible. Cette extension de la technique terahertz peut désormais être utilisée pour l’observation d’une plaie sans retrait préalable du pansement. Jusqu’alors, il n’était pas possible de concilier correctement deux préoccupations du traitement des plaies: a) ne pas exposer le patient à un risque d’infection ou endommager les fragiles tissus en cours de guérison par des changements trop fréquents de pansement, b) suivre de près l’évolution des plaies compliquées dues par exemple à une brûlure ou à une maladie chronique, une nécessité en soi et pour la personnalisation des soins. Les rayons terahertz, qui traversent de nombreux matériaux (tissus, plastique, papier, bois...), permettent d’effectuer un examen sans toucher à quoi que ce soit. «Auparavant, la résolution de l’imagerie terahertz était plutôt modeste», rappelle le chercheur Lorenzo Valzania. Il n’était en outre pas possible d’observer directement l’effet des textiles sur la peau.

Pour mettre en évidence les interactions textile-peau, il faut tenir compte dans les calculs de reconstruction de l’image aussi bien des propriétés de la peau que de celles du matériau qui la recouvre. Valzania a mis au point à cette fin une technique de discrimination des phases permettant par analyse géométrique du faisceau de saisir l’objet cible et le textile le couvrant. Cela nécessite entre autres un laser à gaz en régime stationnaire comme source des terahertz et un capteur plan pour saisir les franges d’interférences résultantes. Un algorithme spécial d’identification des phases permet la reconstruction d’une image 3D montrant l’ensemble des éléments traversés par le rayonnement. On peut comparer cela au tri des feuilles d’une imprimante traitant simultanément plusieurs documents.

Alors que la résolution des scanners corporels d’aéroports est de l’ordre du millimètre, les chercheurs de l’Empa ont recalibré leur scanner sur deux dixièmes de millimètre. Ils projettent de bientôt passer au nanomètre. Cela permettra de distinguer clairement le sang, le profil cutané et les tissus. D’autres applications biomédicales sont envisageables, par exemple dans le diagnostic par imagerie du cancer sans liquide de contraste, ainsi que pour l’analyse non invasive des vaisseaux sanguins.