Une nouvelle technique à rayons X pour détecter les explosifs pourrait également identifier les tumeurs

Alors que l’application la plus évidente serait de rechercher des bombes et d’autres objets et substances dangereux dans les aéroports, les résultats, décrits aujourd’hui dans Nature Communications, pourraient également aider à détecter les fissures et la rouille dans les bâtiments, et éventuellement ils pourraient être utilisés pour identifier à un stade précoce tumeurs.

L’équipe de chercheurs, de l’UCL à Londres, a caché de petites quantités d’explosifs, dont du Semtex et du C4, à l’intérieur d’appareils électriques tels que des ordinateurs portables, des sèche-cheveux et des téléphones portables. Les articles ont été placés dans des sacs avec des brosses à dents, des chargeurs et d’autres objets du quotidien pour reproduire fidèlement le sac d’un voyageur.

Alors que les appareils à rayons X standard frappaient les objets avec un champ uniforme de rayons X, l’équipe a scanné les sacs à l’aide d’une machine construite sur mesure contenant des masques – des feuilles de métal percées de trous, qui séparent les faisceaux en un réseau de faisceaux plus petits. .

Scans à l'intérieur d'un sac.  Le haut est conventionnel, le bas est la technique de diffusion microradian
Scans à l’intérieur d’un sac. Le haut est conventionnel, le bas est une diffusion microradian.

UCL

Au fur et à mesure que les faisceaux traversaient le sac et son contenu, ils étaient dispersés à des angles aussi petits qu’un microradian (environ un 20 000e aussi grand qu’un degré). La diffusion a été analysée par une IA formée pour reconnaître la texture de matériaux spécifiques d’un particulier modèle de changements d’angle.

L’IA est exceptionnellement douée pour détecter ces matériaux même lorsqu’ils sont cachés à l’intérieur d’autres objets, explique l’auteur principal Sandro Olivo, du Département de physique médicale et de génie biomédical de l’UCL. « Même si on cache une petite quantité d’explosif quelque part, parce qu’il y aura un peu de texture au milieu de beaucoup d’autres choses, l’algorithme le trouvera. »

comparaison entre la technique conventionnelle et la technique de diffusion
Méthode conventionnelle (à gauche) vs technique de diffusion à droite.

UCL

L’algorithme a pu identifier correctement les explosifs dans chaque expérience réalisée dans des conditions de test, bien que l’équipe ait reconnu qu’il serait irréaliste de s’attendre à un niveau de précision aussi élevé dans des études plus vastes qui ressemblaient plus étroitement aux conditions du monde réel.

La technique pourrait également être utilisée dans des applications médicales, en particulier le dépistage du cancer, estime l’équipe. Bien que les chercheurs n’aient pas encore testé si la technique pouvait différencier avec succès la texture d’une tumeur du tissu mammaire sain environnant, par exemple, il est enthousiasmé par la possibilité de détecter de très petites tumeurs qui auraient pu passer inaperçues derrière la cage thoracique d’un patient.

« J’adorerais le faire un jour », ajoute-t-il. « Si nous obtenons un taux de réussite similaire dans la détection de la texture des tumeurs, le potentiel de diagnostic précoce est énorme. »

Mais le corps humain est un environnement beaucoup plus difficile à scanner que les objets statiques remplis d’air comme les sacs, souligne Kevin Wells, professeur agrégé à l’Université de Surrey, qui n’a pas participé à l’étude. De plus, les chercheurs devraient réduire la taille de l’équipement encombrant et s’assurer que le coût était équivalent à celui des techniques existantes avant qu’il puisse être considéré comme une méthode de dépistage potentielle pour les humains.

« Ce qui est présenté ici semble extrêmement prometteur. Je pense qu’il a un grand potentiel pour certains types de détection de menaces et pour la détection de fissures », dit-il.

« Pour l’application médicale de type cancer, c’est une possibilité, mais il y a quelques étapes à franchir avant de pouvoir démontrer l’efficacité dans un contexte clinique. »