Les processus médicaux comme l'imagerie nécessitent souvent de couper quelqu'un ou de lui faire avaler d'énormes tubes avec des caméras dessus. Mais et si on pouvait obtenir les mêmes résultats avec des méthodes moins coûteuses, invasif et chronophage ?

Des chercheurs du Laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle (CSAIL) du MIT dirigés par la professeure Dina Katabi y travaillent exactement avec ReMix, un système qu'ils décrivent comme un « GPS dans le corps ». ReMix peut localiser avec précision l'emplacement des implants ingérables à l'intérieur du corps à l'aide de signaux sans fil de faible puissance. Lors de tests sur animaux, l'équipe a démontré qu'elle pouvait suivre les implants avec une précision centimétrique, et a déclaré qu'un jour, des implants similaires pourraient être utilisés pour administrer des médicaments à des régions spécifiques du corps.

Pour tester ReMix, Le groupe de Katabi a d'abord implanté un petit marqueur dans des tissus animaux. Pour suivre son mouvement, ils ont utilisé un appareil sans fil qui renvoie les signaux radio vers le patient, et un algorithme spécial pour localiser l'emplacement exact du marqueur. L'équipe a utilisé une technologie sans fil dont elle a déjà fait la démonstration pour détecter la fréquence cardiaque, respiration et mouvement.

De façon intéressante, le marqueur à l'intérieur du corps n'a pas besoin de transmettre de signal sans fil. Il reflète simplement le signal transmis par un appareil à l'extérieur du corps, sans avoir besoin d'une batterie ou de toute autre source d'énergie externe.

Un défi majeur dans l'utilisation des signaux sans fil de cette manière réside dans les nombreuses réflexions concurrentes qui rebondissent sur le corps d'une personne. En réalité, les signaux qui se reflètent sur la peau d'une personne sont en réalité 100 millions de fois plus puissants que les signaux du marqueur métallique lui-même.

Pour surmonter cela, l'équipe a conçu une approche qui sépare essentiellement les signaux cutanés interférents de ceux qu'elle essaie de mesurer. Pour ce faire, ils ont utilisé un petit dispositif semi-conducteur appelé "diode" qui peut mélanger les signaux afin que l'équipe puisse ensuite filtrer les signaux liés à la peau. Par exemple, si la peau réfléchit aux fréquences F1 et F2, la diode crée de nouvelles combinaisons de ces fréquences telles que F1-F2 et F1+F2. Lorsque tous les signaux sont renvoyés vers le système, le système ne capte que les fréquences combinées, filtrant ainsi les fréquences d'origine provenant de la peau du patient.

"La capacité de percevoir en permanence l'intérieur du corps humain a été en grande partie un rêve lointain, " dit Romit Roy Choudhury, professeur de génie électrique et d'informatique à l'Université de l'Illinois, qui n'a pas participé à la recherche. « L'un des obstacles a été la communication sans fil avec un appareil et sa localisation continue. ReMix fait un bond dans cette direction en montrant que le composant sans fil des appareils implantables n'est peut-être plus le goulot d'étranglement.

Une application potentielle de ReMix est la protonthérapie, un type de traitement contre le cancer qui consiste à bombarder les tumeurs avec des faisceaux de protons contrôlés par aimant. L'approche permet aux médecins de prescrire des doses plus élevées de rayonnement, mais nécessite une très grande précision, ce qui signifie qu'il est généralement limité à certains cancers seulement.

Son succès dépend de quelque chose qui est en fait assez peu fiable :une tumeur qui reste exactement là où elle se trouve pendant le processus de radiation. Si une tumeur bouge, alors les zones saines pourraient être exposées au rayonnement. Mais avec un petit marqueur comme celui de ReMix, les médecins pourraient mieux déterminer l'emplacement d'une tumeur en temps réel, et être capable soit de mettre le traitement en pause, soit de diriger le faisceau dans la bonne position pour faire face au mouvement. (Pour être clair, ReMix n'est pas encore assez précis pour être utilisé en milieu clinique - Katabi dit qu'une marge d'erreur plus proche de quelques millimètres serait nécessaire pour la mise en œuvre réelle.)

Regarder vers l'avant

Il reste encore de nombreux défis à relever pour améliorer ReMix. L'équipe espère ensuite combiner les données sans fil avec des informations médicales telles que les IRM pour améliorer encore la précision du système. En outre, l'équipe continuera à réévaluer l'algorithme et les divers compromis nécessaires pour tenir compte de la complexité des corps des différentes personnes.

"Nous voulons un modèle techniquement réalisable, tout en étant suffisamment complexe pour représenter avec précision le corps humain, " déclare Deepak Vasisht, étudiant au doctorat, auteur principal du nouveau document. « Si nous voulons un jour utiliser cette technologie sur de vrais patients atteints de cancer, cela devra venir d'une meilleure modélisation de la structure physique d'une personne."

ReMix a été développé en collaboration avec des chercheurs du Massachusetts General Hospital (MGH). L'équipe affirme que de tels systèmes pourraient permettre une adoption plus généralisée des centres de protonthérapie, dont il n'y en a qu'une centaine dans le monde.

"L'une des raisons pour lesquelles [la protonthérapie] est si chère est le coût d'installation du matériel, " dit Vasisht. " Si ces systèmes peuvent encourager plus d'applications de la technologie, il y aura plus de demande, ce qui signifiera plus de centres de thérapie, et des prix plus bas pour les patients.