Imagerie protonique pour la protonthérapie : état de l’art

RésuméLa protonthérapie est une technique d’irradiation qui permet une irradiation précise du volume cible en limitant la dose délivrée aux tissus sains. Les forts gradients de dose observés ainsi que la haute conformalité caractérisant les traitements par protons nécessitent de connaître précisément le parcours des protons dans la matière ainsi que la position du volume cible par rapport au faisceau. C’est dans ces perspectives que l’imagerie par proton permettrait d’augmenter de manière significative la qualité des traitements. Bien qu’elle fût initialement suggérée en 1963, l’imagerie par protons n’est toujours pas utilisée en routine clinique. Le principal obstacle à son développement fut le manque de résolution spatiale, induit par les phénomènes de diffusion coulombienne multiple des protons avec les noyaux des atomes du milieu. De plus, sa réalisation pour l’ensemble des localisations cliniques nécessite des énergies relativement élevées qui n’étaient jusqu’à présent pas disponibles en routine clinique. Abandonnée pendant un certain temps au profit des technologies X, les travaux de recherche sur l’imagerie proton redeviennent d’actualité du fait du développement important des centres de protonthérapie à travers le monde. Cet article présente une revue non exhaustive sur l’état de l’art en imagerie proton.

Proton therapy allows a highly precise tumour volume irradiation with a low dose delivered to the healthy tissues. The steep dose gradients observed and the high treatment conformity require a precise knowledge of the proton range in matter and the target volume position relative to the beam. Thus, proton imaging allows an improvement of the treatment accuracy, and thereby, in treatment quality. Initially suggested in 1963, radiographic imaging with proton is still not used in clinical routine. The principal difficulty is the lack of spatial resolution, induced by the multiple Coulomb scattering of protons with nuclei. Moreover, its realization for all clinical locations requires relatively high energies that are previously not considered for clinical routine. Abandoned for some time in favor of X-ray technologies, research into new imaging methods using protons is back in the news because of the increase of proton radiation therapy centers in the world. This article exhibits a non-exhaustive state of the art in proton imaging.