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Des chercheurs du Laboratoire d’Informatique et d’Intelligence Artificielle (CSAIL) du MIT, dirigés par le professeur Dina Katabi, travaillent sur un appareil potentiellement révolutionnaire appelé ReMix; un système qu’ils décrivent comme un « GPS corporel ». ReMix peut localiser l’emplacement des implants ingérables à l’intérieur du corps en utilisant des signaux sans fil à faible puissance.

ReMix le GPS corporel

Lors d’essais sur des animaux, l’équipe a démontré qu’il pouvait suivre les implants avec une précision au centimètre près et qu’un jour, des implants similaires pourraient être utilisés pour administrer des médicaments dans des régions spécifiques du corps ou pour analyser d’éventuellement maladies.

Pour tester ReMix, le groupe de Katabi a d’abord implanté un petit marqueur dans les tissus animaux. Pour suivre son mouvement, ils ont utilisé un appareil sans fil qui capte les signaux radio provenant du patient et un algorithme spécial pour localiser exactement le marqueur. L’équipe a utilisé une technologie sans fil dont il a déjà été démontré qu’elle détectait la fréquence cardiaque, la respiration et les mouvements.

Un fait intéressant, le marqueur à l’intérieur du corps n’a pas besoin de transmettre de signal sans fil. Il reflète simplement le signal transmis par un appareil hors du corps, sans avoir besoin d’une batterie ou de toute autre source d’énergie externe.

Des défis liés à l’utilisation des signaux sans fil

L’un des principaux défis liés à l’utilisation des signaux sans fil, est constitué par les nombreuses réflexions concurrentes venant du corps d’une personne. En fait, les signaux qui se reflètent sur la peau d’une personne sont en réalité 100 millions de fois plus puissants que les signaux du marqueur inventé par le groupe.

Pour surmonter cela, l’équipe a conçu une approche qui essentiellement sépare les signaux de la peau qui interfèrent avec ceux qu’ils veulent mesurer. Pour ce faire, ils ont utilisé un petit dispositif à semi-conducteur appelé «diode», capable de mélanger les signaux afin que l’équipe puisse filtrer ceux liés à la peau. Par exemple, si la peau réfléchit aux fréquences F1 et F2, la diode produira de nouvelles combinaisons de ces fréquences telles que F1-F2 et F1+F2. Lorsque tous les signaux sont renvoyés vers le système, ce dernier ne capte que les fréquences combinées, filtrant ainsi les fréquences d’origine provenant de la peau du patient.

Un rêve devenu une réalité

« La capacité de percevoir continuellement à l’intérieur du corps humain a été en grande partie un rêve lointain », explique Romit Roy Choudhury, professeur de génie électrique et informatique à l’université de l’Illinois, qui n’était pas impliqué dans cette recherche. « L’un des obstacles a été la communication sans fil avec un périphérique et sa localisation continue. ReMix a fait un saut dans cette direction, en démontrant que le système sans fil peut être produit et utilisé. »

Une application potentielle de ReMix concerne la protonthérapie; un type de traitement du cancer qui consiste à bombarder des tumeurs avec des faisceaux de protons contrôlés par un aimant. Cette approche permet aux médecins de prescrire des doses de rayonnement plus élevées, mais nécessite un très haut degré de précision, ce qui signifie qu’elle est généralement limitée à certains cancers.

De plus son succès dépend de quelque chose qui n’est pas habituellement très fiable: si une tumeur se déplace, des zones saines peuvent être exposées au rayonnement. Mais avec un petit marqueur comme le ReMix, les médecins pourraient mieux déterminer l’emplacement d’une tumeur en temps réel et être en mesure de suspendre le traitement ou de diriger le faisceau vers la bonne position.

Mais pour l’instant, ReMix n’est pas encore suffisamment précis pour être utilisé dans des environnements cliniques – Katabi explique qu’une marge d’erreur proche de quelques millimètres serait nécessaire pour une mise en œuvre réelle.

Regarder vers l’avant

Il reste encore de nombreux défis à relever pour améliorer ReMix. L’équipe espère ensuite combiner les données sans fil avec des informations médicales, telles que les examens IRM pour améliorer encore plus la précision du système. En outre, l’équipe continuera à réévaluer l’algorithme et les différents compromis nécessaires pour rendre compte de la complexité des différentes parties du corps des individus.

« Nous voulons un modèle techniquement fiable, tout en restant suffisamment complexe pour analyser avec précision le corps humain », explique Deepak Vasisht, auteur principal du nouveau document. « Si nous voulons utiliser cette technologie sur des patients atteints de cancer, il faudra mieux modéliser la structure physique d’une personne. »

Des prix plus bas pour les patients

L’équipe affirme que de tels systèmes pourraient être adoptés assez rapidement par les centres de protonthérapie, qui ne sont que d’une centaine dans le monde. « Une des raisons pour lesquelles la thérapie par protons est si coûteuse est le coût d’installation du matériel », explique Vasisht.

« Si ces systèmes peuvent encourager davantage d’applications de cette technologie, il y aura plus de demande, ce qui signifiera plus de centres de thérapie et des prix plus bas pour les patients, et une meilleure plate-forme d’analyses pour les médecins. »

Source : CSAIL