Une équipe de recherche européenne a utilisé un prototype de détecteur à diode Schottky à base de diamant pour mettre en service avec succès un ÉlectronFlash accélérateur de recherche pour la radiothérapie FLASH conventionnelle et préclinique. Le nouveau détecteur s'est avéré être un outil utile pour la caractérisation rapide et reproductible du faisceau, adapté aux conditions de débit de dose ultra-élevé (UH-DR) et de dose par impulsion ultra-élevée (UH-DPP). Il s'agit d'une réalisation marquante pour son équipe de développement, dirigée au Université de Rome Tor Vergata, car aucun dosimètre actif en temps réel commercial pour la radiothérapie FLASH n'est actuellement disponible.
La radiothérapie FLASH est une technique émergente de traitement du cancer dans laquelle les tissus cibles sont irradiés à des débits de dose beaucoup plus élevés qu'avec la radiothérapie conventionnelle et, par conséquent, pendant des durées d'irradiation beaucoup plus courtes. Ce débit de dose ultra-élevé provoque ce que l'on appelle l'effet FLASH : une diminution des toxicités radio-induites pour les tissus normaux environnants, tout en maintenant une réponse équivalente de destruction des tumeurs.
Cette technologie émergente est saluée dans le monde entier comme une stratégie de traitement passionnante susceptible de changer l'avenir de la thérapie clinique du cancer. Mais il y a des obstacles à surmonter, dont l'un a été le développement d'un système de dosimétrie précis et efficace pour déterminer la dose de rayonnement en temps réel.
Les dosimètres en temps réel commerciaux actuels tels que les chambres d'ionisation et les détecteurs à semi-conducteurs ne conviennent pas à une utilisation clinique, en raison des effets de recombinaison, de saturation et de non-linéarité observés dans leur réponse. Les dosimètres passifs tels que l'alanine et les films GAFchromiques fonctionnent, mais leur réponse peut ne pas être générée pendant des heures, voire des jours après une procédure d'irradiation, ce qui les rend peu pratiques pour l'assurance qualité quotidienne du linac.
Pour surmonter ces limitations, l'équipe a conçu le détecteur flashDiamond (fD) spécifiquement pour les applications UH-DR et UH-DPP, le décrivant dans un article de janvier 2022 dans Physique médicale. Maintenant, chercheur principal Gianluca Vérone Rinati et ses collègues ont effectué une étude systématique de la réponse du détecteur fD aux faisceaux d'électrons pulsés, validant sa linéarité de réponse à des DPP allant jusqu'à environ 26 Gy/impulsion, des débits de dose instantanés d'environ 5 MGy/s et des débits de dose moyens d'environ 1 kGy/s .
Les chercheurs ont ensuite utilisé le détecteur fD pour mettre en service un linac ElectronFlash à Sordina Iort Technologies (SIT) en Italie, rapportant leurs découvertes en Physique médicale.
Caractérisation dosimétrique
Pour évaluer le prototype fD, l'équipe a d'abord effectué des étalonnages de dose absorbée dans trois conditions d'irradiation différentes : 60Irradiation au Co dans les conditions de référence au laboratoire étalon secondaire PTW (PTW-Fribourg); Faisceaux d'électrons UH-DPP à PTB; et faisceaux ElectronFlash dans des conditions conventionnelles au SIT.
Fait encourageant, les valeurs obtenues à partir des procédures d'étalonnage dans les trois installations concordaient bien. Les sensibilités d'un prototype fD obtenu sous 60L'irradiation au Co, avec des faisceaux d'électrons UH-DPP et avec des faisceaux d'électrons conventionnels était de 0.309 ± 0.005, 0.305 ± 0.002 et 0.306 ± 0.005 nC/Gy, respectivement. Cela indique qu'il n'y a pas de différences dans la réponse du prototype fD lorsque des faisceaux d'électrons conventionnels ou UH-DPP sont utilisés, ou entre 60Co et irradiation par faisceau d'électrons.
L'équipe a ensuite étudié la linéarité de la réponse fD dans la gamme UH-DPP. La variation du DPP entre 1.2 et 11.9 Gy a révélé que la réponse du prototype était linéaire au moins jusqu'à la valeur maximale étudiée de 11.9 Gy.
Les chercheurs ont également comparé les résultats du détecteur fD avec ceux de dosimètres disponibles dans le commerce, y compris un microDiamond, une chambre d'ionisation Advanced Markus, un détecteur à diode au silicium et des films EBT-XD GAFchromic. Ils ont observé un bon accord entre les courbes de dose en profondeur en pourcentage, les profils de faisceau et les facteurs de sortie mesurés par le prototype fD et les détecteurs de référence, pour l'irradiation conventionnelle et (avec les films EBT-XD) UH-DPP.
Un linac clinique converti délivre une radiothérapie FLASH
Enfin, l'équipe a utilisé le détecteur fD pour mettre en service le linac ElectronFlash, qui est capable de fonctionner dans les modalités conventionnelles et UH-DPP. Le linac est équipé de plusieurs applicateurs cylindriques en PMMA, de diamètre compris entre 30 et 120 mm, qui permettent de faire varier la DPP. La mise en service a été complétée par l'acquisition des profils de dose en profondeur et de faisceau en pourcentage pour des faisceaux d'électrons pulsés de 7 et 9 MeV, en utilisant tous les différents applicateurs, et dans les modalités conventionnelles et UH-DPP.
Les chercheurs concluent que le prototype fD pourrait s'avérer un outil précieux pour la mise en service de linacs à faisceau d'électrons pour la radiothérapie FLASH. Ils effectuent actuellement des simulations Monte Carlo des faisceaux du linac ElectronFlash et du détecteur fD pour fournir un support théorique à leurs évaluations dosimétriques.
