La protonthérapie est une technique de radiothérapie visant à détruire les cellules cancéreuses en les irradiant avec un faisceau de particules. Avant irradiation, les physiciens médicaux doivent réaliser un contrôle qualité du traitement en analysant les faisceaux de protons grâce à des mesures sur un fantôme d'eau (un appareil qui simule les propriétés des tissus humains, en particulier la façon dont ils absorbent les radiations).
Cette étape de vérification est coûteuse en temps et matériel, c'est pourquoi une équipe du GANIL (CEA-Irfu) a développé un nouveau dosimètre à scintillation afin d'optimiser le processus. Appelé Scicopro (SCIntillation pour le COntrôle des irradiations en PROtonthérapie), ce nouvel appareil de contrôle qualité des traitements a été réalisé en collaboration avec le Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen et le Centre de Lutte Contre le Cancer François Baclesse.
Le système Scicopro utilise un scintillateur plastique (1000 cm3) qui émet de la lumière visible lorsqu'il est irradié (scintillation). Posé sur la table à la place du patient, il est ainsi possible de tester les faisceaux élémentaires utilisés en protonthérapie (entre quelques centaines et quelques milliers selon le traitement). La scintillation produite est alors récupérée par une caméra CMOS ultra-rapide. Les images des pulses sont sommées et analysées afin de reconstruire les images des faisceaux et déterminer leurs caractéristiques. « La position de la distribution lumineuse dans l'image révèle la position du faisceau dans le référentiel de la salle de traitement, la profondeur de la distribution permet de déterminer l'énergie mesurée et l'intensité lumineuse donne des indications sur l'intensité des faisceaux. » nous détaille Anne-Marie Frelin, signataire de d'étude.
Un nouveau dosimètre à scintillation plus efficace que les dispositifs sur le marché
Jusqu'à présent, les dosimètres commerciaux utilisés présentaient de nombreuses limitations du point de vue de la résolution spatiale et temporelle. Surtout, ils ne permettaient que des mesures à 1 ou 2 dimensions, ce qui signifie donc le recours à plusieurs étapes avec différents détecteurs. La capacité de mesure en 3D des détecteurs à scintillations offre donc un gain de temps important. Dans le cas de Scicopro, des évaluations ont même montré qu'il était capable de mesurer toutes les caractéristiques des faisceaux en une seule acquisition de quelques minutes.
Ces évaluations ont aussi démontré que Scicopro pouvait fournir des résultats d'une précision de l'ordre de 580 µm sur la position, 180 keV sur l'énergie et 3 % pour l'intensité, ce qui correspond aux besoins de la pratique clinique. Un prototype plus grand est actuellement en développement. Si les résultats sont confirmés, le nouveau dispositif sera prêt à utilisation.