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Technologies

Dispositif d’illumination préclinique – in vitro

Dans le cadre des projets menés sur la compréhension des mécanismes d’action de la thérapie photodynamique, des plateaux lumineux permettant l’illumination de flasques ou de boites de cellules ont été développés par l’unité ONCOTHAI.

Ces plateaux sont fabriqués avec des tissus lumineux délivrant une distribution homogène de la lumière sur des surfaces de 630 cm² par plateau. Les irradiances peuvent atteindre plusieurs mW/cm². Deux longueurs d’onde sont aujourd’hui disponibles : 635 et 670 nm. 

Des couvercles opaques permettent d’éviter l’exposition à la lumière parasite.

Dispositif d’illumination préclinique - in vivo

Dans le cadre du projet PRODYNOV, ONCOTHAI a mis au point un dispositif d’illumination des souris qui sera utilisé lors d’études in vivo du traitement par thérapie photodynamique de souris « nude »  ayant développé une carcinose péritonéale d’origine ovarienne.

En pratique, les textiles lumineux souples ont été placés sur un socle plastique ondulé permettant l’illumination homogène du corps entier de la souris (à l’exception de la tête).

Textiles lumineux

En partenariat avec la société TEXINOV qui fabrique les textiles selon un procédé breveté, ONCOTHAI a développé  différents dispositifs d’illumination souples et conformables utilisés en cliniques humaine et aussi en recherche expérimentale.

Ces dispositifs textiles peuvent émettre dans tout le spectre visible et proche infrarouge avec des irradiances pouvant atteindre 25 mW/cm² sans aucun échauffement.

Simulations numériques

Les traitements développés au sein de l'quipe ONCOTHAI nécessitent de nombreuses simulations informatiques. La recherche des paramètres optimaux de délivrance de la thérapie, la planification (pré-opératoire), le suivi en temps réel (per-opératoire) et la validation des traitements (post-opératoire) décrivent l’un des domaines d’expertises du laboratoire, à savoir la dosimétrie.

Ces différentes modélisations permettent ainsi de quantifier l’action de la lumière sur les tissus illuminés durant un traitement. Des logiciels de simulations numériques (COMSOL© Multiphysics) ou de calculs mathématiques (Matlab©) sont utilisés comme supports informatiques pour la création de modèles informatiques permettant le développement ou l’amélioration des thérapies.

Optique

L'équipe ONCOTHAI est à l’initiative de plusieurs études cliniques réalisées au CHU de Lille, qui visent à évaluer la faisabilité et l’efficacité de la thérapie photodynamique dans la prise en charge de différentes pathologies néoplasiques.

La lumière constitue un élément indispensable à la réalisation de la thérapie photodynamique, et la validation des modalités d’illumination requises pour son application en clinique humaine demeure un des axes majeurs du programme de recherche de l’unité U1189 ONCOTHAI. L’association de l’électronique et l’informatique avec l’optique de précision, permet de caractériser les performances lumineuses (puissance, longueur d’onde, profil spatial) des dispositifs laser développés au laboratoire.Pour chaque dispositif développé, l’homogénéité et le rendement d’illumination sont déterminés dans une situation standard sur les bancs optiques du laboratoire, en s’appuyant sur les principes de métrologie. Pour chaque application médicale, le dispositif lumineux est appliqué à un modèle physique de cavité (thoracique, ou cérébrale par exemple) ou superficiel (peau, muqueuses). Ces modèles permettent de réaliser une cartographie de la lumière délivrée par le dispositif et de vérifier le maintien de ses performances optiques pendant l’application.

Myrian®, Intrasense

La plateforme de visualisation et de traitement d’image médicale Myrian® permet le développement de nombreuses applications logicielles dédiées à la clinique.

Basée à Montpellier, France, la société Intrasense propose cette solution informatique intégrant un grand nombre de fonctionnalités standards utilisées en imagerie médicale. Cet environnement complet a donc été choisi pour héberger et intégrer nos développements informatiques dédiés à la planification de traitements photodynamiques, i.e. le traitement interstitiel via l’insertion de fibres optiques au sein de la tumeur.Des fibres optiques peuvent être modélisées sur des images médicales permettant de planifier leur insertion. Un calcul de dose de lumière est associé à chaque fibre ce qui permet d’optimiser la délivrance du traitement (types de fibres utilisées, puissance et temps d’illumination délivrés par le laser).

Plus d’informations sur Myrian® : http://www.intrasense.fr/fr/myrian/ et Intrasense : http://www.intrasense.fr/fr/entreprise/

 

Impression 3D

Le laboratoire ONCOTHAI possède une forte expertise dans le domaine de l’impression 3D. Ce savoir-faire permet une autonomie dans la conception et la fabrication de prototypes, ainsi qu’un soutien technique aux différentes expérimentations menées au sein du laboratoire.

Après la réalisation d’un objet informatique via l’utilisation de logiciels de conception assistée par ordinateur, celui-ci est retravaillé afin d’intégrer les contraintes mécaniques rencontrées lors de son impression.

Différentes propriétés (optiques et mécaniques) peuvent être simulées en fonction du type de matière et maillage utilisés lors de l’impression.La grande flexibilité et rapidité d’impression font de cette technologie un atout majeur dans la réalisation des différents projets de recherche de l’unité.

ArtiMED: une plateforme collaborative dédiée à l'imagerie médicale

Le projet ArtiMED, assistance et repérage automatique d'images médicales,  a été initié dès les premiers développements informatiques réalisés au sein du laboratoire. L’absolue nécessité d'unifier les développements logiciels a été formalisée sous la forme d'une base d’outils dédiés aux applications en imagerie médicale.

La gamme des fonctionnalités d’ArtiMED est très étendue : elle inclut des outils système de bas niveau (graphique 2D et 3D) et des outils mathématiques (calcul matriciel, optimisation, FFT, géométrie 3D, outils statistiques, etc.), une compatibilité complète des formats ACR-NEMA 2.0, DICOM 3.0, DICOM RT, la gestion d’une base de données patient directement intégrée à l’environnement, une vaste bibliothèque de traitements d’image (filtrage, transformation rigide-élastique, segmentation, etc.) et la gestion d’objets vectoriels.
Des applications générales encore plus évoluées comme la reconstruction multiplanaire (MPR), la projection de maximum d'intensité (MIP), la reconstruction 3D ou le recalage d’images, sont également disponibles en standard.

L'environnement inclut un RAD (Rapid Application Development) et un site intranet actualisé au rythme des nouvelles versions et destiné à diffuser une aide détaillée sur la plate-forme ainsi qu’à faciliter l’accès aux dernières versions et à la documentation technique. L’utilisation transversale d’ArtiMED par tous les acteurs de l’équipe en fait une plate-forme en perpétuelle expansion, intégrant systématiquement les derniers développements des chercheurs, facilitant le transfert d’information et assurant la pérennité des travaux de recherche sur le plan informatique. ArtiMED est déjà utilisé dans de nombreuses applications cliniques et intègre également un mode de programmation type architecture « data-flow », permettant à des utilisateurs « non programmeurs » d’élaborer des outils et applications évolutifs de traitement d’images en se basant sur une représentation en diagramme de blocs.