Le scanner TEP capture des flashs de lumière qui se produisent lorsque le traceur radioactif injecté dans le corps rencontre les électrons des tissus. Habituellement, l'appareil se contente de noter où le flash se produit. Mais entre la naissance du traceur et le flash, il y a une pause — infime, de l'ordre de milliardièmes de seconde. Pendant cette pause, le positronium a le temps de se former et de se désintégrer : une paire éphémère composée d'un électron et de son antiparticule, le positron. La durée de vie de cette paire dépend de ce qui l'entoure : dans un milieu dense, elle s'éteint plus vite ; dans un milieu lâche, plus lentement. Par conséquent, si l'on mesure cette pause en chaque point, on obtient une carte non seulement du « où », mais aussi du « dans quel environnement chimique ».

Le problème réside dans le volume de données. Pour construire une carte volumétrique, il faut envisager des millions de combinaisons possibles « détecteur-temps », mais l'appareil n'en enregistre réellement qu'une petite partie. Les auteurs de l'étude ont proposé de ne pas stocker en mémoire toutes les variantes imaginables, mais de ne conserver que celles qui se sont réellement produites lors des mesures. Le modèle devient ainsi léger sans perdre en précision : la statistique de Poisson (la loi des événements rares) est préservée.

Ensuite, l'approche bayésienne entre en jeu : pour chaque voxel (pixel volumétrique), le taux d'extinction est estimé par une formule qui se met à jour à chaque nouvel événement, comme un score dans un jeu où chaque point est une désintégration enregistrée. La formule est fermée, c'est-à-dire que la réponse est obtenue immédiatement, sans longues itérations. Sur un ordinateur équipé d'un processeur standard, une carte de 234 375 voxels a été construite en environ trois secondes — contre plus d'une minute avec l'ancienne méthode.

La rapidité du calcul ouvre la voie à la clinique : le médecin pourra obtenir non seulement une image anatomique, mais aussi une carte de l'activité chimique des tissus pendant que le patient est encore sur la table. Et ainsi voir non seulement la tumeur, mais aussi son « caractère » — à quel point l'environnement qui l'entoure est agressif.