Lorsqu'il s'agit de se faire une idée précise de ce qui se passe dans le corps d'une personne, peu de dispositifs médicaux sont aussi utiles qu'un scanner PET. PET est synonyme de tomographie par émission de positrons, mais il s'agit simplement d'utiliser des positrons radioactifs, ou des particules chargées positivement, pour détecter le fonctionnement de parties du corps. Une zone d'activité métabolique ou chimique accrue, telle que la division des cellules cancéreuses, apparaîtra sur une image colorée.
Le plus souvent, les TEP sont prescrites pour vérifier si le cancer s'est propagé ou si une tumeur est diminuée, mais elles sont également utilisées pour diagnostiquer les maladies cardiaques et neurologiques. En fait, ce type d’imagerie peut généralement détecter les changements dans le corps plus tôt que des tests tels que les tomodensitogrammes ou les IRM. C'est pourquoi on pense que les scanners TEP pourraient permettre de détecter des affections cérébrales, telles que la maladie d'Alzheimer, à un stade précoce.
Mais voici la complication. Toute personne qui a passé un PET-scan sait que, même si ce n’est pas une procédure invasive, ce n’est pas une expérience particulièrement agréable. Une fois que votre corps est placé dans un grand trou de la machine, vous devez rester immobile, souvent pendant une demi-heure, parfois même une heure, en fonction de la partie de votre corps. scanné.
Être forcé de rester immobile pendant aussi longtemps peut être particulièrement difficile pour les personnes âgées. Il mesure également l'activité cérébrale dans une situation artificielle, lorsqu'une personne ne fait rien, y compris en interaction avec d'autres personnes.
Mais si vous pouviez faire un scanner PET portable? Et si une personne pouvait le porter?
Aide d'un casque
C'est ce que se demandait Stan Majewski. À l'époque, il était physicien au Département de l'énergie à Newport News, en Virginie. Il se spécialise dans le développement de systèmes d'imagerie et de détecteurs. Il a donc été intrigué lorsqu'il a entendu parler d'un dispositif inventé par des collègues dans un bureau du DOE à Upton, dans l'État de New York. Ils l'appelaient le RatCap, et c'était un scanner PET porté sur la tête d'un rat.
Majewski pensait pouvoir créer quelque chose de similaire pour les humains. Il pensait que cela pourrait avoir un grand potentiel pour faire avancer la recherche sur les troubles cérébraux, tels que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson. Il a donc conçu un casque entouré d’un anneau de petits détecteurs carrés en PET, puis a déposé une demande de brevet. Il en a reçu un en 2011.
Il a commencé à travailler sur un prototype et son projet a pris de l'ampleur lorsqu'il est devenu professeur de radiologie à la West Virginia University. Une autre professeure à l'université, Julie Brefczynski-Lewis, chercheuse en neuroscientifique, était en visite dans le bureau de Majewski lorsqu'elle a remarqué le dessin d'une femme sur un tapis roulant portant un casque étrange.
"Qu'est-ce que c'est?" Lui demanda-t-elle. Lorsque Majewski a expliqué comment cela fonctionnait et ce que cela pouvait faire, elle s'est engagée à contribuer à sa réalisation.
Avec l’argent octroyé par l’université, ils ont avancé avec le prototype. Puis, en 2013, Majewski et Brefczynski-Lewis ont bénéficié de l’initiative BRAIN annoncée par le président Obama pour développer des technologies innovantes permettant d’expliquer le fonctionnement du cerveau. Avec des collaborateurs de l’Université de Californie, de Davis et de l’Université de Washington et une équipe de General Electric, ils ont reçu une subvention de 1, 5 million de dollars pour déterminer ce qu’il faudrait pour que le modèle de Majewski devienne un outil de traitement efficace.
PET scanne en mouvement
Brefczynski-Lewis, qui a étudié l’effet de la compassion sur le cerveau humain, est enthousiasmé par ce que l’on peut apprendre par l’analyse cérébrale de personnes en mouvement. Même permettre à quelqu'un de s'asseoir pendant la procédure peut aider à élargir le champ de la recherche.
"Si une personne est assise, vous pouvez imaginer qu'elle peut tolérer les très longs balayages nécessaires à la recherche sur des maladies telles que la maladie d'Alzheimer ou d'autres troubles neurologiques", a-t-elle déclaré. "La semaine dernière, nous travaillions avec une femme de 80 ans et il n’ya aucun moyen pour elle de rester immobile pendant 90 minutes, mais elle a pu s’asseoir sur une chaise, bouger la tête, nous parler et être très à l’aise. "
Selon Brefczynski-Lewis, cette capacité à faire participer un patient au cours d’un examen pourrait faire une grande différence dans le diagnostic des affections cérébrales. «Parfois, au début de la maladie d'Alzheimer, vous ne voyez aucune différence, aucun symptôme», explique-t-elle. «Mais il y a une phase où, si vous leur imposez une charge de mémoire importante, vous êtes en mesure de voir le système réagir différemment chez une personne atteinte de la maladie d'Alzheimer par rapport à une personne qui ne développe pas la maladie d'Alzheimer.»
Majewski et Brefczynski-Lewis affirment qu'un scanner PET portable pourrait également permettre aux chercheurs de surveiller l'activité cérébrale lorsqu'une personne rit, fait de l'exercice, est stressée ou même lorsque le patient est plongé dans un environnement de réalité virtuelle. Cela pourrait, par exemple, les aider à mieux comprendre ce qui se passe dans le cerveau d'une personne autiste dans un contexte social ou chez un patient victime d'accident vasculaire cérébral pratiquant des exercices de réadaptation.
Il pourrait également être possible d’étudier pourquoi certaines personnes ont des capacités exceptionnelles, qu’il s’agisse d’un athlète de calibre mondial ou d’un savant musical. Selon Brefczynski-Lewis, cet appareil pourrait permettre de mieux comprendre les parties du cerveau auxquelles ils ont accès pendant leurs prestations.
Un autre avantage du casque portable est que le niveau d'exposition aux radiations est beaucoup plus bas, environ un dixième de celui d'un scanner PET classique, car les détecteurs sont si proches de la tête d'une personne. C'est pourquoi Majewski et Brefczynski-Lewis ont baptisé leur appareil «AM-PET», le «A» pour les soins ambulatoires et le «M» pour les microdoses.
Il est temps d'affiner
Mais il reste encore des obstacles à surmonter. Le casque peut devenir lourd: lors des premiers tests, un élastique au plafond était fixé au dispositif pour alléger le poids du patient qui le portait. Le défi consiste à l'alléger sans réduire la sensibilité des détecteurs.
Les chercheurs cherchent également des moyens d'empêcher le mouvement du casque d'affecter la résolution des images qu'il fournit. Cela inclut l’incorporation d’aspects de la robotique, tels que la capacité de stabiliser une caméra sur un robot, quelle que soit sa mobilité.
«L'idée est de pouvoir utiliser cela dans le casque PET afin de prendre en compte le mouvement du corps d'une personne», explique Brefczynski-Lewis. "Vous voulez compenser le mouvement pour que le casque bouge avec la tête, mais vous réduisez la résistance et le poids de la personne."
Elle note également qu’un autre objectif est de continuer à réduire les niveaux de rayonnement. Cela permettrait d'effectuer davantage d'analyses sur une personne et pourrait éventuellement permettre aux médecins de l'utiliser sur de jeunes enfants atteints de troubles neurologiques.
Brefczynski-Lewis estime que, compte tenu de tous les essais de réglage et d'essais cliniques nécessaires, il faudra peut-être encore quatre ou cinq ans à l'AM-PET pour traiter les patients. Pour l'instant, ils demandent des subventions qui pourraient leur permettre de développer plusieurs versions différentes de leur scanner. Une étude sur la maladie d'Alzheimer devrait probablement être différente de celle utilisée pour analyser le cerveau lors de comportements plus complexes, dit-elle.
Il a même été question d'un modèle pouvant être porté à l'extérieur du laboratoire. «Nous pensons en fait qu'une version du casque peut être montée sur un sac à dos», explique Majewski. «Le sac à dos porterait le poids.
"Nous l'appelons la version 'promenade dans le parc'."
