Le projet Diadomi

Dernière mise à jour en février 2012

L'objectif principal du projet est de développer un dosimètre diamant pour la mesure de la dose délivrée dans des mini-faisceaux utilisés en radiothérapie stéréotaxique. Cette technique utilise des faisceaux de petite taille, convergents, pour irradier de façon très sélective une cible de petite dimension (de l'ordre du millimètre au centimètre carré) : ils constituent un traitement non-invasif de très haute précision (contrairement à la radiothérapie classique), utile pour les tumeurs primitives ou secondaires situées à proximité de structures radiosensibles ou difficiles d'accès pour la chirurgie, comme le cerveau, la moelle épinière ou les poumons. Ces mini-faisceaux permettent d'augmenter la dose de rayonnement totale distribuée aux tumeurs visées.

Contexte et enjeu

L'enjeu du développement d'un détecteur adapté à la dosimétrie des mini-faisceaux consiste à renforcer la sécurité des traitements et la radioprotection des patients.

Sur 200 000 traitements annuels en France, 2000 le sont en conditions stéréotaxiques. Ces techniques comportent des risques liés à la difficulté d’évaluer les doses délivrées par ces faisceaux très précis mais très denses, notamment le surdosage et l'irradiation de zones saines. En 2007, des patients traités par radiothérapie stéréotaxique au CHU de Toulouse ont été surexposés par accident. Il a été démontré que l'accident résultait d'un choix inapproprié de détecteur, au volume sensible trop important face aux dimensions des faisceaux à étalonner. En effet, lorsque la taille du détecteur devient plus grande que le champ d'irradiation, la dose mesurée est sous-estimée par rapport à la dose réelle. La taille des faisceaux constitue donc l'obstacle principal à la précision des mesures car elle appelle à utiliser des détecteurs ayant des volumes de l'ordre du millimètre. Cela amène aussi à s'interroger sur le positionnement et le type de détecteur, en plus de sa taille. Par ailleurs, l'IRSN a mis en évidence des variations significatives dans l'estimation des doses par les différents centres de radiothérapie français, variations dues à l'utilisation de détecteurs différents. Cela s'explique par l'absence de directive, ou de norme, concernant le meilleur type de détecteur à utiliser. Il n'existe actuellement pas de système de détection ni de dosimètre approprié comparable à ceux existants en radiothérapie classique pour les faisceaux de grande taille.

Le projet Diadomi s'inscrit dans deux axes thématiques de l'appel à projet Tecsan lancé par l'ANR et ayant pour objectif de promouvoir les applications aux technologies de la santé et l'autonomie : le développement d'une nouvelle instrumentation pour les traitements de cancer par radiothérapie à l'aide de méthodes avancées et le développement de nouveaux produits répondant à un besoin du marché en termes de santé.

Expérimentations sur une installation de radiothérapie délivrant des mini-faisceaux  © IRSN 

Objectifs

Compte-tenu de ces constats, il s'agit d'aboutir à l'établissement d'un système de détection opérationnel composé d'un dispositif de très petites dimensions (volume <1mm3, ce qui est inférieur au plus petit des détecteurs existants actuellement), de grande sensibilité et dont la réaction vis-à-vis des rayonnements ionisants représente celle des tissus humains. Le diamant, élément très stable, peut être utilisé comme équivalent des tissus mous humains vis-à-vis des rayonnements ionisants, car il présente une densité similaire (numéro atomique du diamant Z=6, encapsulation en matériel équivalent eau). Pour mettre au point le détecteur, il sera simulé et mis en situation lors de mesures dosimétriques, en simulant la source de rayonnement et le détecteur par une méthode Monte-Carlo, afin d'étudier les paramètres qui influencent la mesure de la dose. L'objectif est notamment d'adapter le support du diamant, ses connections électriques et son encapsulation dans des appareils de radiothérapie afin de réduire au maximum son influence sur la mesure de dose. La simulation et les mesures permettront d'approcher les caractéristiques du dosimètre idéal. Il s'agit, à terme, d'aboutir à l'établissement d'un protocole précis de mesure dans les mini-faisceaux au moyen d'un dosimètre diamant suffisamment maniable pour une utilisation systématique en hôpital.

Organisation en tâches et planning du projet

Le projet, piloté par la CEA-LIST (Laboratoire d'intégration des systèmes et technologies) a démarré le 1er avril 2011 pour une durée de trois ans. Le programme est organisé en cinq tâches principales :

• l'analyse des besoins et la définition du cahier des charges auquel devra répondre le détecteur développé (coordonnateur de la tâche : Hôpital La Pitié Salpétrière) ;
• le dimensionnement, l'optimisation et la réalisation d'un prototype dosimètre diamant et  caractérisation du dosimètre dans les conditions de référence (coordonnateur de la tâche : CEA-LIST) ;
• l'obtention des données dosimétriques dans les installations délivrant des mini-faisceaux (coordonnateur de la tâche : IRSN). Elle s'appuiera sur la modélisation des détecteurs existants et sur les mesures réalisées en conditions cliniques avec les différents types de dosimètres ;
• la validation du dosimètre en conditions cliniques (coordonnateur de la tâche : IRSN). Des comparaisons entre les résultats expérimentaux avec le prototype dosimètre diamant synthétique et la modélisation des installations seront effectuées.