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ABOVE : Image scannée par micro-CT du piranha Catoprion mento. Les segments teintés en bleu à l’intérieur du squelette sont des écailles de poisson mangées par le piranha (également représenté agrandi à côté du poisson). Crédit : Université de Washington.

• Qu’est-ce que le scanner micro-CT ?
• Comment fonctionne un scanner micro-CT ?
• Que signifie le contrôle non destructif ?
• Quels sont les avantages du scanner micro-CT ?
• Quelle est la différence entre le scanner médical et le scanner micro-CT ?
• Quelle est la différence entre la micro-TDM in vivo et ex vivo ?
• Qu’est-ce que la nanotomographie ou la nano-TDM ?
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Qu’est-ce que la micro-TDM ?

La micro-TDM est une technique d’imagerie 3D utilisant des rayons X pour voir l’intérieur d’un objet, tranche par tranche. La micro-TC, également appelée microtomographie ou micro-tomographie informatisée, est similaire à l’imagerie par tomodensitométrie hospitalière ou « CAT » scan, mais à petite échelle et avec une résolution considérablement accrue. Les échantillons peuvent être imagés avec des pixels aussi petits que 100 nanomètres et les objets peuvent être scannés jusqu’à 200 millimètres de diamètre.

Les scanners micro-CT capturent une série d’images radiographiques planes en 2D et reconstruisent les données en tranches transversales en 2D. Ces tranches peuvent être ensuite traitées en modèles 3D et même imprimées en tant qu’objets physiques 3D pour être analysées. Avec les systèmes à rayons X 2D, vous pouvez voir à travers un objet, mais avec la puissance des systèmes de microtomographie 3D, vous pouvez voir à l’intérieur de l’objet et révéler ses caractéristiques internes. Il fournit des informations volumétriques sur la microstructure, de manière non destructive.

Comment fonctionne un micro-CT scanner ?

Les rayons X sont générés dans une source de rayons X, transmis à travers l’échantillon et enregistrés par le détecteur de rayons X sous forme d’une image de projection 2D. L’échantillon est ensuite tourné d’une fraction de degré sur le plateau rotatif, et une autre image de projection de rayons X est prise. Cette étape est répétée sur un tour de 180 degrés (ou parfois 360 degrés, selon le type d’échantillon). La série d’images de projection de rayons X est ensuite transformée en images en coupe transversale grâce au processus de calcul appelé « reconstruction ». Ces tranches peuvent être analysées, traitées ultérieurement en modèles 3D, transformées en films, imprimées en objets physiques 3D, et plus encore.

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Que signifie le contrôle non destructif ?

Le contrôle non destructif (CND) signifie que l’échantillon ou le spécimen scanné n’est pas altéré ou détruit pendant le test ou dans la préparation du test. Cela permet de conserver l’échantillon pour des archives historiques, de le tester à nouveau à une date ultérieure, de l’utiliser dans un autre test ou de le mettre en production finale. Certaines autres techniques nécessitent la coloration, le découpage ou l’enrobage des échantillons, ce qui peut affecter la structure de l’échantillon, son utilité permanente ou son utilisation dans des études ultérieures. Il existe plusieurs techniques qui permettent d’imager les échantillons dans leur état naturel, notamment la microscopie optique, le balayage laser, la photographie dans le spectre visible et dans d’autres spectres, etc. La micro-TDM est l’une de ces techniques où la plupart des échantillons étudiés sont scannés dans un état non altéré.

Quels sont les avantages de la numérisation par micro-TDM ?

La micro-TDM fournit des informations d’imagerie 3D à haute résolution qui ne peuvent être obtenues par aucune autre technologie non destructive. Elle peut être utilisée pour étudier la structure intérieure d’échantillons matériels et biologiques sans avoir à couper les échantillons, préservant ainsi les échantillons ou les spécimens pour des études futures. Les informations quantitatives obtenues par le balayage micro-CT ne peuvent être obtenues qu’à partir d’images 3D, et les modèles numériques 3D créés à partir de tranches virtuelles micro-CT permettent aux scientifiques de mesurer n’importe quels paramètres pour les comparer dans des études avant-après.

Ces caractéristiques uniques du balayage micro-CT permettent aux scientifiques de regarder la morphologie d’un échantillon et d’étudier des caractéristiques telles que : la porosité, la structure / l’épaisseur de l’os, la fraction volumique, l’analyse des défauts, la densité, la taille des particules, les vides, l’orientation des fibres, etc. Les chercheurs utilisent la micro-CT pour étudier les os, les dents, les tissus / organes, les matériaux composites, les dispositifs médicaux, les batteries, et plus encore.

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Quelle est la différence entre la tomographie médicale et la micro-CT ?

La micro-CT est une imagerie par rayons X en 3D, utilisant la même méthode que la tomographie médicale (ou « CAT »), mais la micro-CT est à une échelle beaucoup plus petite avec une résolution considérablement accrue. Le scanner médical a été introduit comme outil d’imagerie médicale dans les années 1970 ; les scans CT (ou tomographie assistée par ordinateur) sont limités à une résolution de 1 millimètre, ce qui fournit suffisamment de détails pour une utilisation clinique. Pour la science des matériaux et l’imagerie des petits animaux, une résolution beaucoup plus élevée était nécessaire, et la micro-tomographie a été introduite dans les années 1980. Les scanners micro-CT peuvent travailler au niveau d’un micron, qui est un millième de millimètre, et plus petit.

Quelle est la différence entre la numérisation micro-CT in vivo et ex vivo ?

En termes simples, in vivo (latin pour dans la vie) est la numérisation de spécimens vivants et ex vivo (latin pour hors de la vie) se réfère généralement à des choses qui étaient vivantes ou à des échantillons excisés de quelque chose qui avait été vivant. Pour la micro-TDM, in vivo fait généralement référence à des systèmes qui scannent des souris et des rats et dans certains cas des lapins, tandis que les systèmes ex vivo traitent généralement le reste des applications.

Avec les instruments de micro-TDM in vivo, puisque l’animal reste vivant, des études longitudinales peuvent être réalisées pour mesurer les effets des traitements médicamenteux, diététiques, hormonaux et autres sur les tumeurs, la croissance et la qualité des os, la masse corporelle et d’autres applications sur le même sujet. Cela peut réduire le nombre d’animaux nécessaires pour une étude.

Les instruments micro-CT ex vivo gèrent généralement les autres applications, qui comprennent les études de point final de régions spécifiques d’un animal qui sont excisées (poumons, os, tumeurs, implants, greffes, etc.), les études de biomatériaux, les implants chez les grands animaux, les études de matériaux, les études de compression, et plus encore. Les instruments micro-CT ex vivo permettent une résolution spatiale plus élevée, des temps de balayage plus longs (puisque la dose à l’échantillon n’est pas un problème), de meilleurs rapports signal/bruit et donc de meilleures images. Les systèmes ex vivo ont généralement été utilisés pour la plupart des applications en dehors d’un animal vivant.

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Qu’est-ce que la nanotomographie ou le balayage nano-CT ?

La nanotomographie (nano-CT) est similaire au balayage micro-CT et au balayage CT médical mais à des résolutions en nanomètres au lieu de microns ou de mm. La nano-CT utilise une source de rayons X à nano-focus pour capturer des images 2D pendant une rotation de 180 ou 360 degrés d’un échantillon. Un logiciel avancé est ensuite utilisé pour transformer ces images en coupes transversales 2D ou en tranches à travers l’échantillon. Ces coupes transversales permettent au chercheur d’examiner l’intérieur de l’échantillon sans avoir à l’ouvrir. Plus la tache focale de la source est petite, plus la résolution du balayage de l’échantillon est élevée. La nanotomographie est essentielle pour examiner les détails fins qui seraient détruits lorsque l’échantillon serait découpé.

EN SAVOIR PLUS sur la nanotomographie à rayons X multi-échelle non destructive et à haute résolution.