Le Centre Baclesse et les équipes du GANIL-LPC ont développé un dosimètre à scintillation afin d’améliorer la précision des contrôles qualité en protonthérapie.
Protonthérapie : comment fonctionne cette technologie ?
La protonthérapie, forme de radiothérapie utilisant des faisceaux de protons, représente une avancée majeure dans le traitement des tumeurs, en particulier pour les patients nécessitant une protection optimale des tissus sains. Comparée à la radiothérapie classique à photons, l’utilisation des protons permet de délivrer une dose de radiation plus précisément au sein de la tumeur, tout en minimisant l’impact sur les tissus environnants.
Cette précision accrue est d’autant plus marquée par la capacité des faisceaux de protons à être très fins et à fonctionner par pulsations, optimisant ainsi l’adaptation de la dose aux contours de la tumeur. La protonthérapie est ainsi un outil précieux pour traiter certaines tumeurs complexes et délicates, là où d’autres formes de radiothérapie pourraient entraîner des effets secondaires importants.
Avant le traitement, il est important de vérifier que les faisceaux fins pulsés délivrent bien la dose prévue, à la bonne position, avec la bonne énergie et la bonne intensité. C’est le travail des physiciens médicaux, qui vérifient tout cela pour chaque patient (étape du contrôle qualité) à Cyclhad, le centre de protonthérapie de Normandie. Mais cela est une tâche chronophage et difficile en clinique, car les équipements utilisés pour ces mesures (dosimètres commerciaux pour la protonthérapie), n’ont pas toujours une précision suffisante (résolution spatiale et temporelle réduites).
Dans ce contexte, un dosimètre à scintillation (nommé SCICOPRO) permettrait une très bonne résolution spatiale (< 1 mm) et des mesures en 3 dimensions.
Un travail collaboratif
Le dosimètre à scintillation a été développé en collaboration avec le GANIL, le Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen et le Centre Baclesse. Ce projet PMRT (Plateforme de Modélisation en Radiothérapie) a été financé par un appel à projet de la Région Normandie et l’Union Européenne.
Le système (Figure 1 A) peut émettre de la lumière visible (scintillation) lorsqu’il est irradié. Une caméra CMOS ultra-rapide, permet d’enregistrer la scintillation produite par chaque pulse, et l’ensemble des faisceaux pulsés permet de reconstituer la dose.
B) Image typique acquise lorsque le cube est irradié par des faisceaux de protons verticaux. La caméra enregistre une vue directe du pulse sur le côté droit de l’image et une vue réfléchie par le miroir sur le côté gauche de l’image.
Ce prototype de dosimètre est capable de mesurer toutes les caractéristiques des faisceaux fins pulsés en une seule acquisition, avec une précision de 580 µm sur la position, 180 keV sur l’énergie et 3% pour l’intensité.
Ces performances sont très prometteuses et répondent aux besoins de la pratique clinique. Ce dosimètre peut détecter des erreurs d’orientation aussi petites que 1°. Le prototype est en cours d’amélioration pour calculer la distribution de dose en 3 dimensions.
- Une publication est parue dans le journal de référence de physique médicale : Frelin AM*, Daviau G*, Bui MHH*, Fontbonne C°, Fontbonne JM°, Lebhertz D, Mainguy E*, Moignier C, Thariat J, Vela A. Development of a three-dimensional scintillation detector for pencil beam verification in proton therapy patient-specific quality assurance. Med Phys. 2024 Sep 10. doi: 10.1002/mp.17388.
La PMRT (Plateforme de modélisation en radiothérapie) a pour objet de recueillir de façon exhaustive les traitements appliqués (radiothérapie externe par rayons X, protons et hadrons) et les résultats cliniques de ces traitements, de façon à développer des modèles de contrôle tumoral et surtout d’induction d’effets secondaires.
