De la recherche fondamentale au partenariat industriel

Physique médicale, radioprotection et matériau biocompatible

Physique médicale, radioprotection et matériau biocompatible

Calcul théorique Monte-Carlo des iso-doses établies en présence d’une pro-thèse de hanche

L’équipe s’intéresse à l'étude des matériaux "actifs-intelligents", organiques "passifs" ou "vivants" sous rayonnements ionisants, aux modèles numériques, aux applications de nouvelles techniques informatiques en radiothérapie et en radioprotection.
En effet, les domaines de la physique médicale, de la radioprotection et de l’ingénierie biomédicale sont actuellement des secteurs de la recherche transverse et pluridisciplinaire en pleine croissance.

Les projets pluridisciplinaires et les conventions mis en place au sein du département depuis quelques années s’inscrivent dans le cadre "Cancéropôle Grand-Est" : Contrôle local du cancer -Nouveaux diagnostics et thérapeutiques- Plate forme : "Physique et imagerie médicales de Franche Comté".
Ils ont pour objectif principal le développement de la recherche dans une thématique clairement définie avec la volonté de valoriser des collaborations et des compétences régionales préexistantes. Ils visent l’amélioration de la situation actuelle de la radiothérapie externe en lui permettant de bénéficier des progrès considérables dans le domaine des simulations numériques des interactions rayonnement-matière (Méthodes de Monte Carlo) et dans le domaine de l’informatique (calculs distribués, réseaux d’apprentissage, parallelisation de calculs).
La précision et la rapidité de la planification des traitements reste le "talon d’Achille" non seulement pour une radiothérapie efficace mais aussi pour la bonne radioprotection du patient (éviter les cancers secondaires liés au traitement) ou dans le cas des évaluations rapides de dose suite aux irradiations accidentelles. Les problèmes sont liés à l’homogénéité de la dose dans les volumes traités (fonctions objectives, fonction score, équivalent de dose uniforme), à la prise en compte fonctionnelle des cellules, aux mouvements d’organes (gating) au moment des examens diagnostics et des irradiations thérapeutiques. Le développement et l’impact des matériaux et des capteurs utilisés dans le domaine médical et biomédical représentent également un secteur de recherche très prometteur.


1 Optimiser les procédures d’assurance qualité appliquées aux calculs théoriques exprimant les doses délivrées
Etude et développement des méthodes informatiques (réseaux d’apprentissage, neurones artificiels) et des simulations numériques (méthodes de Monte Carlo, parallélisation de calculs, fantômes voxelisés, reconstitution d’image) pour la radiothérapie externe.

2 Recherches en direction de la radioprotection des patients
Etudes théoriques et expérimentales de problèmes liés aux irradiations d’organes en mouvement (gating). Evaluation des doses délivrées aux organes en mouvement à l’aide de modèles "Monte Carlo dynamique"

3 Etendre une partie des recherches vers les faibles doses (échelles « micro et nano » - cellulaires et moléculaires, ADN),
Fonctions score en dosimétrie inverse : analyse par voxels avec incorporation des données biologiques.

4 Développer des nouvelles techniques expérimentales autour des matériaux-capteurs radiosensibles
L’ensemble de ces activités reste donc, avec le développement des codes de calculs permettant à partir des simulations à l’échelle atomique ou nucléaire d’évaluer les modifications, l’un des points forts parmi les activités locales. Elle peut être considérée comme recherche appliquée (théorique et expérimentale) à moyen terme. En dehors des applications dans les domaines liés essentiellement à l’ingénierie du vivant (physique médicale), à la dosimétrie ou à la radioprotection, l’expérience préalablement acquise permet également l’établissement des collaborations ponctuelles liées à la tenue des composants dans les champs radiatifs, à l’optimisation des capteurs, à l’étude des informations conservées par les matériaux ou à leur vieillissement.

5 Etudier et développer des Matériaux biocompatibles pour les biotechniques
Une partie de l’équipe avec des compétences en Sciences des Matériaux s’implique aussi dans l’étude multi-physique des matériaux biocompatibles en couches minces ; elle dispose d’équipements semi-lourds en élaboration et caractérisations. Les travaux développés depuis ces quelques dix dernières années sont l’élaboration contrôlée d’un matériau en couches minces sur un substrat donné, la caractérisation du substrat revêtu et du revêtement et enfin l’utilisation du système revêtu dans le champ des biotechniques. Le revêtement de systèmes appelés à être en contact avec l’humain ajoute une complexité à la Science des Matériaux : la biocompatibilité. La biocompatibilité est définie comme l’ensemble des inter-relations entre le matériau et le milieu environnant, et leurs conséquences biologiques locales ou générales, immédiates ou différées, réversibles ou définitives. Nous nous efforçons à innover dans les domaines de la structuration des couches par faisceau d’ions, de l’encapsulation de molécules actives dans des réseaux mésoporeux, de l’amélioration de la tenue à la stérilisation pour aboutir à des systèmes biomédicaux ou biotechniques (implants de type prothèse, capteur ou microsystèmes).

imprimer Haut de page