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Le centre de protonthérapie : un lieu de haute technologie

Céline Giustranti
13/10/2017
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Avec plus de 8000 patients traités depuis son ouverture, le Centre de protonthérapie est le 1er en France et le 4e dans le monde.

Le Centre de Protonthérapie constitue l’un des trois plateaux techniques du département de Radiothérapie oncologique de l'Institut Curie.

Les autres sont situés à Paris et à Orsay. La diversité des techniques de radiothérapie proposée fait du plateau de radiothérapie de l’Institut Curie, l’un des plus complets en Europe.

Le centre héberge également une équipe de professionnels composée de radiophysiciens, manipulateurs, techniciens, oncologues radiothérapeutes, anesthésistes... C’est aussi un haut lieu des avancées de la protonthérapie. Depuis sa reconversion pour le traitement des patients, le centre n’a eu de cesse de faire avancer les connaissances et les techniques pour optimiser l’utilisation des protons, et d’un point de vue plus général, la radiothérapie. Robotique, imagerie, simulation informatique, biologie des radiations, logiciels pour mieux anticiper l’effet des rayonnements... sont autant de techniques disponibles qui ont bénéficié des travaux de recherche effectués au Centre de protonthérapie.

 

Cyclotron, bras isocentrique et salles de traitement, clés de voute du Centre de Protonthérapie.

Le cyclotron : La source de protons est située au centre de la chambre d’accélération. Après avoir été ionisées, les particules sont accélérées par un champ électrique de haute fréquence. Simultanément, elles sont soumises à un champ magnétique qui courbe leur trajectoire et les fait ainsi repasser dans la zone accélératrice. Les protons suivent alors une trajectoire spiralée, jusqu’à atteindre le bord de la machine. A partir de cette dernière trajectoire, ils sont éjectés de l'accélérateur avec l'énergie adéquate puis guidées et focalisées jusqu'à leur point d’utilisation pour traiter la tumeur.

L’accélérateur du centre est un cyclotron de la société IBA, un cyclotron isochrone, aux caractéristiques suivantes :

  • Energie des protons extraits : 230 MeV
  • Intensité faisceau : de 0,1 à 500 nano-Ampères
  • Fréquence RF : 106 Mhz
  • Poids : 2 partie de 110 tonnes chacune.

Le bras isocentrique : Du fait de la rigidité magnétique des protons, l’incurvation de leur trajectoire nécessite des aimants conséquents. Le bras isocentrique est une structure métallique de 10 m de diamètre et pesant plus de 100 tonnes. Il permet de déplacer la ligne de faisceau autour du patient sur 360° pour délivrer les rayons dans l’axe exact, avec une précision au 1/10 de degré près permettant de traiter des cancers jusqu’à présent inaccessibles, notamment chez l’enfant.

Les 3 salles de traitement par protonthérapie :

  • Salle de traitement de l'œil : Dans cette salle dédiée aux traitements ophtalmologiques, le patient est assis. Elle est équipée d’une ligne de faisceau de protons horizontale et fixe ainsi que d’un chaise robotisée, nécessaires aux traitements des tumeurs oculaires.
  • Salle de traitement crânien et intracrânien : Cette salle est équipée d’une ligne de faisceau de protons horizontale et fixe, ainsi que d’un bras robotisé permettant le placement des patients en position assise ou allongée pour les tumeurs intracrâniennes de l’enfant et de l’adulte.
  • Salle du bras isocentrique : cette salle est équipée d’une ligne de faisceau de protons mobile grâce à un bras isocentrique, ainsi que d’un bras robotisé permettant le placement des patients - adulte ou enfant - et la diversification des orientations du faisceau pour atteindre des tumeurs inaccessibles avec les équipements des autres salles.

Sans oublier des spécificités

Systèmes de conformation du faisceau : le centre dispose d’un atelier de mécanique où sont réalisés les Collimateurs et les compensateurs. Ces deux accessoires personnalisés pour chaque patient sont disposés le long du faisceau de protons pour conformer du mieux possible le dépôt de dose à la localisation de la tumeur.

Positionnement millimétrique exigé : la précision permise par la balistique des protons exige un positionnement millimétrique. La solution mise en œuvre au Centre de protonthérapie est basée sur des billes implantées sur le patient au début de la prise en charge. Par la suite, le recalage exact entre le patient virtuel utilisé pour la planification (imagerie Scanner et IRM) et le patient réel présent dans la salle de traitement se fait à partir de ces repères et d'un robot à 6 degrés de liberté. Pour chaque positionnement, sont effectués des clichés radiographiques axiaux et latéraux qui permettent la localisation des billes. Un logiciel adéquat permet en une ou deux itérations d'avoir la position exacte souhaitée.