Système d’imagerie de la dose par fibre optique pour la radiothérapie du cancer
Plus de la moitié des patients atteints d’un cancer diagnostiqué en Europe ont besoin d’une forme ou d’une autre de traitement par radiothérapie. Le fait de délivrer ce médicament exactement là où il est nécessaire signifie que des doses plus faibles sont nécessaires et que les effets secondaires nocifs sont réduits. Le traitement du cancer par radiothérapie est devenu beaucoup plus localisé, grâce à un processus connu sous le nom de curiethérapie, qui consiste à placer du matériel radioactif directement dans la zone de tissu cancéreux. Cependant, les cliniciens doivent encore surveiller l’intervention en temps réel. Le projet ORIGIN, financé par l’UE, a permis de créer un système d’imagerie et de localisation photonique innovant pour la radiothérapie, qui réduira considérablement le risque d’erreur de traitement et améliorera les résultats pour les patients. «Le système ORIGIN a toujours été développé avec le patient au premier plan, et les équipes techniques ont travaillé en étroite collaboration avec les équipes cliniques pour s’assurer qu’il était conçu de manière à répondre aux besoins des patients», explique Sinead O’Keeffe, Royal Society - Science Foundation Ireland University, chercheuse à l’université de Limerick et coordinatrice du projet ORIGIN.
Curiethérapie à base de photonique
Pour mesurer le rayonnement, l’équipe a conçu des capteurs à fibre optique utilisant un matériau spécial sensible au rayonnement, appelé scintillateur, qui convertit le rayonnement en lumière visible. Le système de détection mesure la lumière émise par les fibres optiques. Il est basé sur un réseau de 16 canaux, ce qui permet de mesurer la dose de rayonnement en plusieurs points simultanément. Le système de détection multicanal utilise une technologie spécialisée appelée photomultiplicateur au silicium, qui permet la détection ou le «comptage» de photons uniques. «Cela permet d’obtenir à la fois la sensibilité et la portée requises pour les différents traitements de curiethérapie», ajoute Sinead O’Keeffe. «Lorsqu’elle est exposée à un rayonnement ionisant, la pointe scintillante du capteur à fibre optique émet des photons de lumière qui se déplacent le long de la fibre optique jusqu’au système de détection.»
Améliorer la précision grâce à l’intelligence artificielle
La précision du positionnement et de la mesure de la source radioactive pendant la curiethérapie est cruciale, à la fois pour garantir la dose prescrite à la zone cible et pour assurer une exposition minimale des organes voisins. Dans ce cas, l’équipe a utilisé l’intelligence artificielle pour déterminer l’emplacement de la source de rayonnement, en analysant les doses relevées par les capteurs à fibre optique, et a combiné ces données avec la position des capteurs. Une carte thermique peut alors être générée, qui, lorsqu’elle est superposée à l’image tomodensitométrique ou échographique du patient, confirme la position et la dose du rayonnement reçu.
De l’ORIGIN à la validation clinique
Dans le cadre de ce projet, l’équipe a construit des modèles imprimés en 3D de la région pelvienne humaine afin d’éviter d’avoir recours à des patients lors des essais visant à vérifier et à développer le système. Les prototypes du système ORIGIN ont été évalués cliniquement par les trois partenaires cliniques du projet, la Blackrock Health Galway Clinic, le Northern Ireland Cancer Centre et l’hôpital universitaire central des Asturies. «Le système ORIGIN dans son ensemble est le principal résultat exploitable du projet, car il a des répercussions cliniques importantes», note Sinead O’Keeffe. Toutefois, certains aspects particuliers ont trouvé des applications au-delà du champ d’application initial. La prochaine étape consiste à amener le système ORIGIN au stade de la validation clinique. «Tout en travaillant en étroite collaboration avec les équipes cliniques, l’impact de ce système sur les résultats des patients en curiethérapie a été continuellement communiqué», déclare Sinead O’Keeffe. «C’est pourquoi toute l’équipe est impatiente de voir le système déployé dans les hôpitaux de toute l’Europe et continuera à travailler dans ce sens.»
Mots‑clés
ORIGIN, cancer, traitement, intelligence artificielle, curiethérapie, optique, photonique, clinique