Se mouvoir et bouger ses membres est essentiel pour l'appareil locomoteur humain. Et pourtant, les patients doivent rester immobiles ou couchés pour faire des radiographies, des imageries par scanneur CT ou résonance magnétique (IRM). "Le 'ne bougez pas s'il vous plaît' en imagerie médicale complique toutefois le diagnostic de nombreuses pathologies de l'appareil locomoteur, par exemple en cas de douleurs de mouvement dans l'épaule, le dos ou l'arthrose du genou", explique Johannes Heverhagen de l'Inselspital, hôpital universitaire de Berne. "Si nous pouvions prendre les images pendant que le patient bouge, nous pourrions mieux détecter des maladies qui sont jusqu'à présent très difficiles à diagnostiquer".

Ameet Aiyangar, scientifique de l'Empa et co-directeur du DIC, Simon Rothen, Klaus Siebenrock, Johannes Heverhagen et Peter Richner, directeur adjoint de l'Empa (de gauche à droite). Image : Sitem

C'est pourquoi Heverhagen a établi avec ses collègues Klaus Siebenrock et Keivan Daneshvar de l'Inselspital, l'hôpital universitaire de Berne, en étroite collaboration avec Ameet Aiyangar de l'Empa à Dübendorf, et le sitem-insel, le "Dynamic Imaging Center" (DIC) qui a pu être inauguré le 10 novembre grâce aux conditions idéales du sitem-insel, une unité de laboratoire unique en Europe.

Les volontaires se déplacent soit sur un tapis roulant équipé de capteurs de force, soit sur des plateformes de mesure de force. Leurs mouvements sont enregistrés par 16 caméras infrarouges de détection des mouvements ainsi que par des rayons X et un électrogramme musculaire (EMG). La pièce maîtresse du nouveau laboratoire est un système unique d'imagerie dynamique à haute vitesse basé sur les rayons X, appelé "Dynamic Biplane Radiographic Imaging" (DBRI). "Le DBRI peut enregistrer jusqu'à 1000 radiographies par seconde dans deux plans différents, et ce avec de très faibles doses de rayonnement", explique Ameet Aiyangar, chercheur à l'Empa. "Nous pouvons ainsi mesurer les mouvements avec une précision submillimétrique et détecter les mouvements de rotation et de translation les plus fins dans une articulation".

Les radiographies continues ne doivent pas remplacer les images tridimensionnelles des appareils IRM et CT, mais les compléter. L'ensemble des enregistrements permet d'obtenir une image complète de la situation dans les os ou articulations, non seulement au repos, mais aussi en mouvement. De telles images sont particulièrement importantes en cas de maladies articulaires telles que l'arthrose et l'instabilité articulaire. Mais elles peuvent aussi aider à poser un diagnostic et permettre de meilleurs traitements en cas de douleurs dorsales, qui touchent deux Suisses sur trois plusieurs fois par an.

Une articulation se compose de deux ou plusieurs extrémités osseuses reliées entre elles de manière mobile. Elles sont recouvertes de cartilage qui, avec le liquide synovial présent dans l'espace articulaire, réduit le frottement entre les extrémités osseuses. Dans le cas d'arthrose, les cartilages articulaires sont endommagés par des inflammations, une sous-sollocitation ou une surcharge et se détériorent avec le temps. En conséquence, les articulations concernées ne peuvent plus être bougées qu'avec douleur. L'arthrose peut être une cause de mal de dos, car entre les vertèbres de la colonne vertébrale se trouvent également du des articulations en forme de cartilage. Chez de nombreuses personnes concernées, la cause de ces maux de dos n'est toutefois pas élucidée, raison pour laquelle les douleurs ne sont souvent traitées que de manière symptomatique. Au stade tardif, il ne reste souvent que deux possibilités : remplacer l'articulation par un implant ou la stabiliser chirurgicalement. Un diagnostic plus précis des causes individuelles des douleurs articulaires pourrait toutefois permettre un meilleur traitement.

Les maladies de l'appareil locomoteur font partie des pathologiess les plus fréquentes en Suisse. Elles entraînent des coûts médicaux élevés et affectent fortement la qualité de vie des personnes concernées. "L'ouverture du sitem-insel DIC, l'un des premiers laboratoires de ce type dans un environnement hospitalier en Europe, montre comment l'innovation en matière d'imagerie permet de nouvelles approches de recherche. Le DIC est un exemple de plus de la manière dont nous permettons la mise en œuvre d'idées issues de la pratique clinique quotidienne, afin qu'elles puissent être utilisées avec succès pour évaluer le meilleur traitement ", a déclaré Simon Rothen, CEO sitem-insel.

L'utilisation quotidienne de la nouvelle technique à l'hôpital n'est pas le seul objectif du DIC au sitem-insel. Grâce à la nouvelle unité de laboratoire, la recherche sur les maladies dégénératives de l'appareil locomoteur comme l'arthrose doit également être renforcée. A long terme, les responsables visent une collaboration avec les fabricants d'articulations artificielles et d'autres implants orthopédiques. Ceux-ci pourraient tester les nouveaux implants directement dans l'installation de recherche pendant le mouvement. C'est pourquoi Daniel Buser, président du conseil d'administration de sitem-insel, croit en un avenir prometteur pour le nouveau centre de recherche : "Jusqu'à présent, il n'existe rien d'équivalent en Europe, et même dans le monde, de telles unités de laboratoire ne sont que rarement utilisées en clinique. Nous sommes ici à la pointe du progrès et apportons une recherche de pointe sur le campus de l'Insel de Berne".

L'Institut universitaire de radiologie diagnostique, interventionnelle et pédiatrique (DIPR) de l'Inselspital, Hôpital universitaire de Berne, est le propriétaire du laboratoire. Le DIPR accorde à l'Empa des droits d'accès/d'utilisation particuliers dans le cadre d'un accord de coopération de dix ans. L'objectif est également d'accorder aux partenaires externes intéressés l'accès au laboratoire pour des activités de recherche. L'unité est louée au sitem-insel sur le campus de l'Insel de Berne. sitem-insel a participé de manière déterminante au projet dès le début et a fait avancer l'installation du nouvel équipement, unique en Europe. Les procédés d'imagerie à haute résolution dans la recherche et l'innovation sont une tradition au sitem-insel. L'un des appareils d'imagerie par résonance magnétique (IRM) Tesla 7 les plus modernes au monde se trouve au sous-sol du bâtiment depuis l'ouverture en 2019 de sitem-insel.

sitem-insel est l'Institut suisse pour la médecine translationnelle et l'entrepreneuriat. Sa mission est de faire en sorte que la recherche profite le plus rapidement possible aux patients et ce, avec une qualité maximale. Cela signifie créer des structures qui permettent de mettre en œuvre des idées issues de la pratique clinique quotidienne de manière à ce qu'elles puissent être utilisées avec succès pour le traitement des patients. Les frontières sont floues, la mise en réseau rapide et judicieuse des acteurs apporte le succès. sitem-insel est situé sur l'Insel Campus de Berne et profite de la proximité du plus grand hôpital universitaire suisse (Inselspital) ainsi que de l'université de Berne. Le sitem-insel regroupe sous un même toit les unités les plus diverses de la clinique, de l'industrie, de la recherche et de la formation, qui pratiquent l'innovation pour le bien-être des patientes et des patients. L'architecture de ce bâtiment de verre transparent de 20 000 m² répond à l'idée d'ouverture d'esprit et de collaboration multidisciplinaire.