Hémodialyse low-techisée

Titre : Détecteur d'imagerie à rayons X pour applications radiologiques adapté au contexte et aux exigences des pays à revenu faible ou intermédiaire. 

Auteur : Mario Andrés Chavarria, Matthias Huser, Sebastien Blanc, Pascal Monnin, Jérôme Schmid, Christophe Chênes, Lazhari Assassi, Hubert Blanchard, Romain Sahli, Jean Philippe Thiran, René Salathé, Klaus Schönenberger.  

URL : https://pubs.aip.org/aip/rsi/article/93/3/034102/2843420/X-ray-imaging-detector-for-radiological

Publication : AIP Publishing

Abstract : L'article parle du développement d'un nouveau système d'imagerie pour les pays dont les revenus sont insuffisants pour se procurer ceux des pays riches. 

Un rapport de l'OMS dévoile l'inégalité mondiale en ce qui concerne l'accès aux soins. En effet, dans les pays à faibles revenus, les patients meurent de maladies facilement curables par manque d'accès à un diagnostic efficace et au traitement. Par ailleurs, si certains pays ont la chance d'avoir auprès d'eux des technologies médicales ; celles-ci sont la plupart du temps obsolètes ou plus assez performantes. 

La plus grande difficulté dans la recherche à l'égalité en matière de soins est que les pays à faibles revenus n'ont pas les moyens de s'acheter des équipements plus sophistiqués ; et même si c'était le cas, le coût des prestations médicales augmenteraient et ceci rendrait l'accès aux soins également compliqué. 

L'étude a été réalisée au Cameroun, à l'aide de la réalisation d'un cahier des charges concernant les systèmes à imagerie médicale à rayons X présents sur le terrain , avec tous corps de métiers du milieu médical. En effet, l'idée est de développer une machine capable d'être achetée par les pays à faibles revenus, puisque les machines les plus sophistiquées sont construites pour les pays les plus développés. 

Au cours du temps, le numérique a pris une place de plus en plus importante au sein de divers secteurs, et notamment dans le secteur médical. Cette dominance du numérique tend à renforcer un trou égalitaire déjà présent par le manque de personnels et d'argent dans les pays les moins développés. 

Grâce à cette étude, 4 grands points techniques sont apparus à l'ordre du jour :     

1. Numérisation : qualité des imageries

2. Coût-efficacité : il est important de prendre également en compte les coûts d'exploitation et de maintenance. 

3. Robustesse : le manque d'infrastructures de qualité (coupure électricité) et les conditions climatiques compliquées augmentent considérablement l'obsolescence des systèmes d'imagerie médicale. En effet, sur le terrain, des médecins ont mis en avant que lorsque la température dépasse les 27°C, l'imagerie médicale devient non applicable. L'idée à travers le projet est de permettre une optimisation de la résistance des appareils jusqu'à une température de 50°C et un taux d'humidité de 90%. 

4. Entretien et réparabilité : les pénuries de pièces de rechanges ainsi que le manque de personnels assurant l'entretien des systèmes d'imagerie médicale augmentent également leur obsolescence.     

"Le manque de pièces de rechange et la pénurie de personnel qualifié pour assurer l'entretien et la réparation des appareils en cas de besoin réduisent considérablement l'utilité et la durée de vie des quelques appareils disponibles."

L'un des autres problèmes relatifs à l'imagerie médicale est l'entretien et l'achat des panneaux plats. En effet, ils permettent une qualité d'imagerie élevée, c'est-à-dire qu'il permet de réaliser des comparaisons précises. L'inconvénient est que leur coût de maintenance, de fabrication et de remplacement sont très élevés et malgré la présence d'alternatives, la qualité est insuffisante pour une interprétation de qualité. 

Par ailleurs, ces panneaux plats ne fonctionnent que sous certaines conditions, qui sont malheureusement difficilement atteintes à cause des conditions climatiques. 

"Les détecteurs disponibles dans le commerce, qu'il s'agisse d'écrans plats ou de réseaux de détecteurs à caméras multiples, nécessitent généralement des températures ambiantes de ∼25 °C et des températures de fonctionnement maximales de 35 °C à des niveaux d'humidité relative compris entre 30 % et 70 %. Cela constitue un facteur limitant pour leur mise en œuvre dans de nombreuses régions d'Afrique et d'autres PRFM, où les températures moyennes dépassent régulièrement 35 °C, atteignant même parfois des températures de plus de 50 °C, et où l'humidité relative atteint des niveaux de ≥80 %."

Grâce à la réalisation du cahier des charges et à la compréhension du problème lié aux panneaux plats, une solution a pu être mise en évidence : le détecteur basé sur un réseau de plusieurs caméras. Cette technologie répond à un bon nombres de soucis relevés au préalable. 

Le système est simple, il y a plusieurs capteurs d'images qui fournissent des images partielles et l'ensemble de ces images doivent être traitées individuellement et regroupées ensemble grâce à un logiciel spécifique. L'électronique du système a été conçu sous formes de pièces détachées qui sont facilement remplaçables, et dont le coût n'est pas très élevé. 

Les principaux composants de la chaîne de conversion indirecte des rayons X sont les suivants : 

1. Le scintillateur : Le scintillateur est un élément clé de la chaîne de conversion. Il convertit les rayons X en photons visibles avec une grande efficacité et une très faible diffusion latérale.

2. Les lentilles : La lentille a pour rôle de collecter les photons visibles et de les faire converger vers un capteur d'image, avec le moins d'aberrations et de distorsions optiques possibles.

3. Capteurs d'image : Les capteurs d'image sont des puces semi-conductrices qui intègrent une matrice de photodiodes et des composants électroniques intégrés pour piloter et contrôler cette matrice. 

Un nouveau système d'imagerie à rayons X, robuste et peu coûteux, a été mis au point et adapté aux besoins et aux contraintes des pays à faible revenu. Le système développé est basé sur une chaîne de conversion indirecte : une plaque de scintillateur produit de la lumière visible lorsqu'elle est excitée par les rayons X, puis une matrice de modules multicaméras développée convertit la lumière visible du scintillateur en un ensemble d'images numériques. Les images partielles sont ensuite redressées, améliorées et assemblées par un logiciel spécialisé. Différents composants disponibles dans le commerce ont été caractérisés et les plus appropriés ont été mis en œuvre dans la fabrication du détecteur.

En ce qui concerne les contraintes relevées lors de l'étude sur le terrain, voici les conclusions : 

1. La robustesse : le détecteur a été conçu pour résister aux conditions climatiques. Sa résistance à l'humidité et à la chaleur a largement augmenté. 

2. L'aspect low cost : le principal problème était l'entretien du système d'imagerie par le coût des pièces de rechanges. L'utilisation de pièces prêtes à l'emploi permet une qualité d'imagerie supérieure malgré un coût plus faible des pièces de rechanges. 

3. La modularité : l'un des autres soucis majeurs étaient le manque de personnel en ce qui concerne le changement des pièces obsolètes ; l'utilisation de pièces prêtes à l'emploi permet à toutes personnes du milieu médical en question de changer les pièces sans nécessité de compétences techniques particulières. Un avantage considérable, lorsque l'on prend en compte le prix de changement des pièces détachées.