Une équipe internationale de scientifiques a produit les premières images de tomodensitométrie (CT) au monde de tissus biologiques à l'aide de protons - une étape importante vers l'amélioration de la qualité et de la faisabilité de la protonthérapie pour les personnes atteintes de cancer dans le monde.

Ce travail révolutionnaire signifie que des images tridimensionnelles détaillées de l'anatomie d'un patient peuvent désormais être créées à l'aide de protons plutôt que de rayons X, et cela fera de la protonthérapie une option plus viable pour des millions de patients atteints de cancer.

La protonthérapie est une nouvelle forme de radiothérapie qui gagne rapidement en importance en tant que moyen de traiter les tumeurs difficiles et de fournir un traitement aux enfants et aux jeunes atteints de cancer. Au Royaume-Uni, deux centres de protonthérapie du NHS devraient ouvrir dans les deux prochaines années, à Londres et à Manchester.

En utilisant des protons pour créer des images CT de l'anatomie et de la tumeur d'un patient, les scientifiques et les médecins seront désormais en mesure de cibler plus précisément la tumeur elle-même et de s'assurer que beaucoup moins de rayonnement est déposé dans les tissus sains environnants.

Cette percée majeure a été réalisée par le consortium international PRaVDA, dirigé par le professeur distingué d'ingénierie de l'image Nigel Allinson MBE à l'Université de Lincoln, ROYAUME-UNI. Son équipe a travaillé dans l'installation de protonthérapie de l'iThemba LABS, Afrique du Sud, utilisant le South African National Cyclotron - un type d'accélérateur de particules - et ils sont les premiers au monde à produire des images Proton CT de qualité clinique.

"Pour produire ces images Proton CT, nous avons construit une plate-forme d'imagerie médicale unique qui utilise les mêmes particules à haute énergie qui sont utilisées pour détruire une tumeur pendant le traitement par protonthérapie, " expliqua le professeur Allinson. " Comme les rayons X, les protons peuvent pénétrer dans les tissus pour atteindre les tumeurs profondes. Cependant, par rapport aux rayons X, les protons causent moins de dommages aux tissus sains devant la tumeur, et aucun dommage aux tissus sains se trouvant derrière, ce qui réduit considérablement les effets secondaires de la radiothérapie.

"Les images que nous avons créées sont en fait une humble côtelette d'agneau, mais ils mettent en évidence le potentiel fantastique de l'utilisation des images Proton CT pour aider le traitement du cancer dans un avenir très proche - dans le cadre du processus de planification, ainsi que pendant et après les traitements.

"La protonthérapie est susceptible de devenir la méthode de radiothérapie préférée pour la plupart des cancers de l'enfant, comme l'exposition indésirable aux rayonnements des tissus sains est considérablement réduite, et donc est donc le risque de cancers secondaires plus tard dans la vie. Avoir la capacité d'administrer une dose élevée dans une petite région est le principal avantage sous-jacent de la protonthérapie, Cependant, une planification précise est absolument essentielle pour s'assurer que la dose ne manque pas la tumeur cible."

L'équipe a comparé sa première image CT Proton avec un CT à rayons X conventionnel. Bien que le Proton CT soit actuellement légèrement plus flou que l'image radiographique, il montre exactement comment les protons interagissent avec les tissus, de la même manière que les protons de traitement.

Actuellement en protonthérapie, il existe un degré important d'incertitude quant à la portée et à la précision des protons pendant le traitement. Si prévu à l'aide d'images tomodensitométriques à rayons X, il pourrait y avoir un écart de 3-5% en termes d'endroit où le faisceau de protons frappe et libère son énergie, détruire les cellules. Avec des images CT protons, cette incertitude est réduite à moins de 1%.

PRaVDA a enregistré les niveaux d'incertitude les plus bas jamais enregistrés dans le pouvoir d'arrêt relatif des protons lors de tests sur une gamme de substituts tissulaires. Le pouvoir d'arrêt relatif des protons est le paramètre clé pour pouvoir planifier avec précision les traitements de radiothérapie.

En outre, l'équipe du PRaVDA a découvert qu'il existe un certain nombre de paramètres mesurables des protons lorsqu'ils traversent le patient, qui produira un ensemble d'images CT complémentaires. Cette découverte ouvre un domaine d'imagerie médicale totalement nouveau, qui sera exploité dans la prochaine génération de l'instrument d'imagerie médicale unique de PRaVDA.

Cette technologie représente l'un des instruments médicaux les plus complexes jamais développés, car l'imagerie avec des protons est si difficile. Des millions de protons constituent une seule image et chaque particule doit être suivie individuellement depuis le point où elle pénètre dans le patient jusqu'au point où elle en sort.