En capturant et en amplifiant de minuscules ondes sonores créées lorsque les rayons X chauffent les tissus du corps, les professionnels de la santé peuvent cartographier la dose de rayonnement dans le corps, leur donnant de nouvelles données pour guider les traitements en temps réel. Il s’agit d’une vue unique en son genre d’une interaction que les médecins étaient auparavant incapables de « voir ».

« Une fois que vous commencez à délivrer des radiations, le corps est à peu près une boîte noire », a déclaré Xueding Wang, professeur collégial Jonathan Rubin de génie biomédical, professeur de radiologie et auteur correspondant de l’étude en Biotechnologie naturelle. Il dirige également le laboratoire d’imagerie optique de l’UM.

« Nous ne savons pas exactement où les rayons X frappent à l’intérieur du corps, et nous ne savons pas combien de rayonnement nous délivrons à la cible. Et chaque corps est différent, donc faire des prédictions pour les deux aspects est délicat. « 

Le rayonnement est utilisé dans le traitement de centaines de milliers de patients atteints de cancer chaque année, bombardant une zone du corps avec des ondes et des particules à haute énergie, généralement des rayons X. Le rayonnement peut tuer les cellules cancéreuses ou les endommager afin qu’elles ne puissent pas se propager.

Ces avantages sont compromis par un manque de précision, car la radiothérapie tue et endommage souvent les cellules saines dans les zones entourant une tumeur. Il peut également augmenter le risque de développer de nouveaux cancers.

Grâce à l’imagerie 3D en temps réel, les médecins peuvent diriger plus précisément le rayonnement vers les cellules cancéreuses et limiter l’exposition des tissus adjacents. Pour ce faire, ils doivent simplement « écouter ».

Lorsque les rayons X sont absorbés par les tissus du corps, ils sont transformés en énergie thermique. Ce chauffage provoque une expansion rapide du tissu et cette expansion crée une onde sonore.

L’onde acoustique est faible et généralement indétectable par la technologie à ultrasons typique. Le nouveau système d’imagerie acoustique par rayonnement ionisant d’UM détecte l’onde avec un ensemble de transducteurs ultrasonores positionnés du côté du patient. Le signal est amplifié puis transféré dans un appareil à ultrasons pour la reconstruction de l’image.

Avec les images en main, une clinique d’oncologie peut modifier le niveau ou la trajectoire du rayonnement pendant le processus pour assurer des traitements plus sûrs et plus efficaces.

« À l’avenir, nous pourrions utiliser les informations d’imagerie pour compenser les incertitudes qui découlent du positionnement, du mouvement des organes et des variations anatomiques pendant la radiothérapie », a déclaré Wei Zhang, chercheur en génie biomédical et premier auteur de l’étude. « Cela nous permettrait de délivrer la dose à la tumeur cancéreuse avec une précision extrême. »

Un autre avantage de la technologie d’UM est qu’elle peut être facilement ajoutée à l’équipement de radiothérapie actuel sans modifier radicalement les processus auxquels les cliniciens sont habitués.

« Dans les applications futures, cette technologie peut être utilisée pour personnaliser et adapter chaque radiothérapie afin de garantir que les tissus normaux sont maintenus à une dose sûre et que la tumeur reçoit la dose prévue », a déclaré Kyle Cuneo, professeur agrégé de radio-oncologie à Michigan Medicine. « Cette technologie serait particulièrement bénéfique dans les situations où la cible est adjacente à des organes sensibles aux rayonnements tels que l’intestin grêle ou l’estomac. »

L’équipe de recherche est dirigée par UM, y compris Wang, Cuneo et Issam El Naqa, professeur adjoint de radio-oncologie à l’UM Medical School. L’équipe travaille avec des partenaires du Moffitt Cancer Center.

L’Université du Michigan a déposé une demande de protection par brevet et recherche des partenaires pour aider à mettre la technologie sur le marché. La recherche a été soutenue par le National Cancer Institute et le Michigan Institute for Clinical and Health Research.

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Université du Michigan. Original écrit par Jim Lynch. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.