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Brevets et licences

Un détecteur de défauts d’irradiation qui augmente la sûreté en radiothérapie

Des chercheurs du Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie1 ont mis au point, en collaboration avec le CHU Grenoble Alpes, un détecteur capable de surveiller, en temps réel, les faisceaux de rayons X lors des traitements de radiothérapie. La technologie, qui améliore la qualité des soins octroyés aux patients, pourrait également trouver d’autres applications dans le contrôle non-destructif des rayonnements ionisants.

Qui aurait dit en 1895, lors de la découverte des rayons X par Wilhelm Conrad Röntgen, qu’un siècle plus tard ils soigneraient et guériraient la moitié des patients atteints de cancer dans le monde ? La radiothérapie n’a cessé de s’améliorer et de diversifier ses techniques. Mais ses succès ne doivent pas occulter l’extrême vigilance qu’elle requiert. L’accident survenu à l’hôpital d’Epinal, au début des années 2000, reste dans tous les esprits : près de 450 patients, traités par radiothérapie, ont été irradiés par des doses de 20 à 30 % supérieures à la prescription, suite à une erreur de paramétrage de l’appareil.

C’est dans ce contexte que démarre en 2009 une collaboration entre le Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie1 et le service de radiothérapie du CHU Grenoble Alpes, et que nait le projet Tradera (Transparent detector for radiotherapy). Le but est de concevoir un détecteur 2D capable de caractériser en temps réel les faisceaux de rayons X délivrés au patient durant l’intégralité des séances de radiothérapie, pour en augmenter la sûreté. Le projet s’appuie sur les compétences du laboratoire en matière de conception de détecteurs, d’électronique et de modélisation de l’interaction rayonnement/matière.

Après plusieurs années de recherche et de développement, un brevet est déposé2 et un prototype est aujourd’hui opérationnel. Le détecteur mis au point surveille, avec une grande stabilité et en temps réel, le faisceau de rayons X modulé en amont et couvre un champ allant jusqu'à 40x40 cm². Son principe repose sur la propriété inhérente aux rayons X d’ioniser les gaz, c’est-à-dire de générer des particules chargées (électrons et ions). Le faisceau traverse une très fine matrice pixellisée de chambres d'ionisation, au design optimisé d’électrodes, et qui détecte l’ionisation générée. Chaque électrode est reliée à un circuit intégré spécifique, qui fournit l'intensité et la forme du faisceau de rayons X envoyé. « C’est un peu comme si chaque pixel récupérait le signal d’ionisation créé par le faisceau à son aplomb », souligne Yannick Arnoud, chercheur au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie.

La sensibilité du démonstrateur à détecter des défauts d’irradiation a été éprouvée par des mesures à blanc en milieu clinique, en introduisant des défauts. « Des études de marché vont nous permettre d’identifier d’autres débouchés dans le contrôle non-destructif des rayonnements ionisants, voire un marché plus porteur et moins contraignant que celui du médical », explique Yannick Arnoud. Des premiers contacts récemment initiés avec un industriel français pourraient déboucher sur un partenariat prometteur. La création d’une start-up est par ailleurs envisagée pour le premier semestre 2018.

Le projet Tradera, porté par le CNRS, est soutenu actuellement par un programme de maturation technologique de la SATT Linksium, du site Grenoble Alpes et a précédemment bénéficié de financements de BPI France, du soutien du labEx PRIMES et d'un appel à projets Cancer sur la période 2012-2014.

 

Voir une illustration dynamique de la technologie.

 

1 CNRS/Grenoble INP/Université Grenoble Alpes.

2 Brevet FR1354339 « Détecteur de rayons X » déposé le 15/05/2013, en copropriété entre le CNRS et l’Université Grenoble Alpes.

 

Contact :

Yannick Arnoud / Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie / yannick.arnoud@lpsc.in2p3.fr