By Kenna Hughes-Castleberry publié le 01 déc. 2022
La technologie actuelle utilisée pour détecter et suivre les tumeurs cancéreuses est limitée. MRI (imagerie par résonance magnétique) est généralement utilisée pour dépister différents types de cancer, mais elle ne détecte pas toujours tout. Selon un article, environ 58% des interprétations IRM du cancer du sein peuvent ignorer au moins une tumeur potentielle. Bien que tous les scanners ne recherchent pas de tumeurs, ceux qui le sont causent encore suffisamment d'imprécision et d'interprétation erronée pour que les patients puissent s'inquiéter. Pour résoudre ce problème, des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM) travaillent à améliorer l'imagerie IRM en utilisant un processus quantique spécial appelé hyperpolarisation.
Qu'est-ce que l'hyperpolarisation ?
À l'échelle quantique, de nombreux atomes et molécules ont des tourne, ce qui signifie que leurs noyaux ou leurs électrons peuvent se déplacer d'une manière spécifique. À l'aide d'un champ magnétique, un appareil d'IRM peut capter les spins de ces molécules afin de créer une image. Les scientifiques peuvent contrôler la direction de ces spins via polarisation, où un champ magnétique ou parfois électrique oblige les atomes à tourner d'une certaine manière. Dans l'hyperpolarisation, les atomes tournent dans une direction extrême, bien au-delà d'une quantité normale. Si tous les spins sont alignés dans une direction, l'IRM peut détecter les atomes avec un signal encore plus fort, permettant une plus grande précision et une meilleure résolution.
Suivi des tumeurs
Le processus d'alignement de tous les spins et d'introduction d'une molécule dans hyperpolarisation peut être difficile. Pour faciliter le processus, les chercheurs ont utilisé un état magnétique spécial de l'hydrogène, appelé parahydrogène, pour essayer de créer un signal plus fort pour la machine IRM. Selon le professeur Franz Schilling de l'Université technique de Munich : "le parahydrogène est un état de spin spécial de l'hydrogène et il est dans un état d'énergie inférieur à l'autre état de spin de l'hydrogène qui est l'orthohydrogène." En raison de son état de spin particulier, le parahydrogène est produit à très basse température à l'aide d'azote liquide.
Cependant, le parahydrogène ne peut pas être mesuré par une machine IRM en raison de sa dynamique quantique. Il peut, cependant, provoquer l'hyperpolarisation d'autres molécules, stimulant la Un niveau de sensibilité élevée de l'IRM. En utilisant du parahydrogène, les chercheurs ont pu hyperpolariser le pyruvate, un produit métabolique produit par les tumeurs. En suivant où se trouvait le pyruvate dans une IRM, les chercheurs ont pu estimer l'emplacement des tumeurs cancéreuses. En combinant le parahydrogène et la stimulation par ondes radio, les chercheurs ont pu hyperpolariser un atome de carbone de pyruvate, voyant un signal plus fort dans l'IRM.
Une technique pour les tumeurs cancéreuses
Comme les résultats suggèrent une méthode plus efficace pour le dépistage des tumeurs cancéreuses, les chercheurs espèrent que cette méthode sera utilisée à l'avenir. "Un polariseur parahydrogène clinique offre potentiellement une technique sûre, robuste et largement applicable pour améliorer le signal de spin nucléaire afin de permettre l'imagerie métabolique", Dr Schilling ajoutée. "L'imagerie métabolique promet une évaluation de la réponse précoce au traitement du cancer et une détection précoce des lésions cancéreuses pré-cancéreuses." Avec ces résultats, une équipe de chercheurs travaille à créer un prototype de l'hyperpolariseur, aidant à ouvrir la voie à des dépistages plus efficaces, qui à leur tour pourraient sauver plus de vies.
Kenna Hughes-Castleberry est rédactrice à Inside Quantum Technology et communicatrice scientifique à JILA (un partenariat entre l'Université du Colorado à Boulder et le NIST). Ses rythmes d'écriture incluent la technologie profonde, le métaverse et la technologie quantique.
