A1.2 Radiothérapie photonique externe

Topique

L'accélérateur linéaire génère le faisceau de photons de haute énergie – équivalent à une tension d'accélération comprise entre six et dix-huit mégavolts – qui initie toute radiothérapie photonique externe. Ce faisceau traverse le corps du patient et, ce faisant, dépose une dose dans le volume tumoral traité. La distribution de cette dose dans le corps du patient dépend non seulement de l'énergie du faisceau de photons, mais aussi du transport du rayonnement dans la matière. Lors de ce transport, chaque photon du faisceau peut interagir avec les électrons des tissus de trois manières : en cédant une partie de son énergie, en étant diffusé avec une perte partielle d'énergie (diffusion Compton), ou en étant totalement absorbé (effet photoélectrique). C'est la combinaison de ces interactions photon-électron qui détermine, point par point, la distribution de la dose dans le corps du patient.

Cette même distribution de dose chez le patient est celle que l'évolution technologique de la radiothérapie externe par photons a façonnée avec une précision croissante : partant de simples champs rectangulaires irradiant une large région sans distinction claire entre le volume tumoral et les tissus sains environnants, l'avènement de la modulation d'intensité a permis de faire varier l'intensité du faisceau de photons point par point au sein de chaque champ ; plus tard, la technique de l'arc rotatif avec modulation dynamique a également permis de faire tourner le faisceau de photons autour du patient tout en le modulant ; et la technique d'administration de très fortes doses en quelques fractions, avec une précision submillimétrique, a poussé ce principe à son paroxysme. Chaque étape de cette évolution technologique permet de concentrer davantage de dose dans le volume tumoral et de la réduire dans les tissus sains environnants.

Ce qui rend possible le calcul, et non seulement la description, de cette distribution de dose est un principe fondamental : la dose reçue par chaque point du tissu résulte de la combinaison du flux de photons atteignant ce point avec un modèle fixe décrivant la distribution de l'énergie autour de chaque photon interagissant – une combinaison connue en physique sous le nom de convolution. Par conséquent, la connaissance du flux de photons et de son profil de dépôt suffit à prédire la dose en tout point du corps du patient. La planification du traitement suit cette même relation, mais en sens inverse : au lieu de partir du flux de photons pour obtenir la dose, l’optimisation inverse du plan part de la probabilité de contrôle tumoral et de la probabilité de complications dans les tissus sains, objectifs du traitement. À partir de ces deux objectifs, elle calcule le flux de photons – distribué segment par segment dans le collimateur multilames qui forme le faisceau de photons – nécessaire pour produire cette distribution de dose, bouclant ainsi la boucle entre le flux de photons et la dose que ce même flux détermine.

Considéré dans son ensemble, ce parcours depuis l'accélérateur linéaire jusqu'au faisceau de photons, puis au transport du rayonnement dans le corps du patient, et enfin à la distribution de dose calculée puis optimisée grâce au collimateur multilames, est ce qui permet à la radiothérapie photonique externe d'atteindre son objectif : concentrer la dose du faisceau de photons dans le volume tumoral avec une précision croissante – jusqu'au niveau submillimétrique atteint par les techniques les plus récentes – tout en minimisant la dose reçue par les tissus sains entourant la tumeur.

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