Ancien lauréat
Prix de doctorat du CRSNG de 2004

Karim S. Karim

Technologie biomédicale

University of Waterloo

La nouvelle technologie de radiologie numérique mise au point par un étudiant canadien de troisième cycle pourrait bientôt aider les radiologistes à diagnostiquer les troubles du tube digestif et les chirurgiens à guider les cathéters avec plus de précision dans les veines, et ce, en ayant recours à des doses de rayonnement plus faibles que jamais auparavant.

La nouvelle technologie d'imagerie diagnostique permettra également d'améliorer la mammographie en assurant une détection des tumeurs beaucoup plus efficace.

« Notre technologie de fluoroscopie numérique s'avère déjà fort pertinente. Et elle offre de grandes possibilités commerciales, affirme Karim Karim, titulaire depuis peu d'un doctorat de l'University of Waterloo et lauréat d'un Prix de doctorat du CRSNG de 2004 – l'un des plus importants prix décernés aux nouveaux titulaires canadiens d'un doctorat.

La fluoroscopie permet de faire de la radiologie dynamique en temps réel. Dans la technologie de fluoroscopie existante, les images sont projetées sur une plaque fluorescente raccordée à un genre de caméra de télévision. Le radiologiste observe les images sur un moniteur. Cette technique est couramment utilisée pour l'imagerie diagnostique dans les cas de troubles du tube digestif. Le patient ingère un mélange de baryum, dont le radiologiste observe la progression dans l'intestin.

« La technologie employée à l'heure actuelle pour la fluoroscopie est plutôt encombrante et elle ne présente pas les mêmes avantages que l'imagerie numérique », affirme M. Karim, qui s'est joint à la Simon Fraser University en février 2003 en qualité de professeur adjoint de génie et fondateur du groupe de recherche sur l'électronique de l'imagerie biomédicale.

Les images numériques présentent nombre d'avantages par rapport aux radiologies classiques : on les obtient sur-le-champ; il est facile de les stocker et de les partager, ce qui évite de mettre sur pied des archives volumineuses pour les films radiologiques. La radiologie numérique ouvre la voie à la téléradiologie en temps réel.

Dans le cadre de ses travaux de doctorat, qu'il a menés à l'University of Waterloo en étroite collaboration avec son directeur de thèse, Arokia Nathan, ancien titulaire d'une Bourse Steacie du CRSNG, M. Karim a mis à profit les progrès récents dans le domaine des grands panneaux d'affichage plats à cristaux liquides, comme ceux des ordinateurs portatifs. On a recours au silicium amorphe pour produire des écrans minces de grandes dimensions. Contrairement au silicium cristallin de structure très régulière et couramment utilisé en électronique numérique, le silicium amorphe a une structure désordonnée.

Toutefois, bien que les cristaux de silicium soient plus efficaces et permettent de fabriquer du matériel électronique offrant une meilleure performance, leur taille maximale est d'environ 30 centimètres carrés. On peut appliquer le silicium amorphe sur des feuilles de verre peu coûteuses beaucoup plus grandes.

Le défi pour l'équipe de chercheurs qui a mis au point ces imageurs numériques pour la fluoroscopie, dont John Rowlands, scientifique et physicien médical chevronné du Sunnybrook and Women's College Health Sciences Centre, à Toronto, consistait à pallier les inconvénients du silicium amorphe. Celui-ci exige une plus grande superficie pour chaque pixel, ou capteur d'image, et on sait que ces pixels produisent des images plus floues.

Il s'est avéré que la solution résidait dans la combinaison de trois éléments : superposer, amplifier et stabiliser.

Pour maximiser la surface du pixel, et par le fait même la résolution, M. Karim a placé à l'envers le pixel classique.

« Nous plaçons le capteur sur le dessus du dispositif de lecture électronique, au lieu de le mettre à côté comme on le faisait par le passé, précise le chercheur, ce qui maximise la surface du pixel pour la détection des rayons X. »

En fluoroscopie, on emploie des rayonnements à faible dose pour réduire l'exposition. La technologie d'imagerie numérique existante donne une image de piètre qualité quand les rayonnements sont faibles. Pour remédier à la situation, M. Karim et ses collègues ont ajouté un amplificateur de signaux directement dans le circuit du dispositif de lecture, créant ainsi le premier « pixel actif » – à la fois capteur et amplificateur – dans du silicium amorphe.

La technologie mise également sur un mécanisme de rétroaction autocorrecteur pour assurer une image présentant une qualité et des caractéristiques uniformes au fil du temps.

M. Karim travaille actuellement à adapter la technologie d'imagerie au silicium amorphe à la fluoroscopie double mode, un peu comme une caméra vidéo pouvant passer du mode cinéma au mode appareil photo haute résolution.

Par ailleurs, il expérimente l'application de cette technologie à la tomosynthèse, qui permet de produire des images radiologiques numériques tridimensionnelles localisées. La tomosynthèse est utilisée entre autres pour la radiologie des seins, mais elle offre un contraste beaucoup plus net et une image de qualité nettement supérieure par rapport aux techniques actuelles de mammographie.

« Tout indique que l'image radiologique numérique deviendra la norme, affirme Karim Karim. C'est inévitable. »