La physique au service de la médecine
Le PSI a plus de 30 ans d’expérience dans le domaine de la protonthérapie. La technique Spot Scan, qui permet une destruction précise des tumeurs, est issue des laboratoires de recherche de notre institut.
L’innovation de la technique Spot Scan
La technique Spot Scan développée à l’Institut Paul Scherrer permet d’irradier précisément les tumeurs avec une dose de rayonnement définie de manière exacte. Aujourd’hui, la méthode Spot Scan est utilisée dans le monde entier et s’est imposée au niveau international en tant que développement prometteur de la protonthérapie.
Au PSI, cette méthode est utilisée depuis 1996. Elle est appelée aussi «pencil- beam scanning», c’est-à-dire balayage à faisceau-crayon. Car le faisceau de protons est aussi fin qu’un crayon, entre 5 et 7 millimètres.
Point par point, niveau par niveau
La particularité de la technique Spot Scan est la suivante: le faisceau, aussi mince qu’un crayon, commence par balayer uniquement un certain niveau de la tumeur. Il est alors guidé dans tous les angles et recoins du niveau en question et déploie son effet destructeur point par point. Ensuite, il balaye le niveau suivant. A chaque niveau, le processus se répète, jusqu’à ce que le faisceau ait balayé la totalité de la tumeur, point par point. Pour un volume de tumeur d’un litre, cela représente quelque 10000 points (spots).
La dose de rayonnement peut être modulée finement: chaque pointe porte avec elle une dose de rayonnement précisément définie. Le faisceau fin comme un crayon ne balaye pas qu’une seule fois la tumeur. Au PSI, les tumeurs sont irradiées de plusieurs directions (appelées aussi champs).
La technique Spot Scan présente ainsi une série d’avantages: les faisceaux de protons s’adaptent de manière particulièrement précise à la forme tridimensionnelle de la tumeur. Les zones saines sont ménagées de manière optimale. La répartition de la dose à l’intérieur de la tumeur peut aussi être définie sur mesure, de manière individuelle pour la patiente ou le patient.
Le principe de la technique Spot Scan développée au PSI
Les trois images montrent la manière dont le faisceau de protons envahit peu à peu le volume de la tumeur dans son intégralité. Sur la première image, on aperçoit un faisceau de protons dans son volume cible délimité en jaune. Le faisceau dépose sa dose maximale au terme de sa trajectoire. La tumeur est balayée peu à peu, point par point, à tous les niveaux, et ce jusqu’à ce qu’elle ait été atteinte toute entière avec la dose maximale, comme le montre la troisième image. Avant la tumeur, dans la partie gauche de la trajectoire du faisceau, la dose est faible; au-delà de la tumeur, à droite, il n’y a plus aucun faisceau de protons.
Cette protonthérapie avec modulation d’intensité intègre également ce qu’on appelle un «boost». C’est ainsi que les radiologues désignent l’irradiation supplémentaire d’une petite zone dans laquelle le risque de rechute est le plus important. Le «boost» se fait le plus souvent à la fin du traitement.
Le rôle pionnier du PSI
La protonthérapie à l’Institut Paul Scherrer a déjà une longue tradition derrière elle: c’est en 1984 que des médecins se sont associés avec des physiciens médicaux sur le site de Villigen, en Argovie, et ont commencé à irradier avec beaucoup de succès les yeux de patients.
A partir de 1996, nos traitements ont été étendus à des patients atteints de tumeurs situées en profondeur dans le corps. Les malades profitent depuis de la technique Spot Scan inventée au PSI, qui détruit les tumeurs grâce à son faisceau finement modulable. Depuis 2004, nous somme aussi en mesure de traiter les petits enfants (sous anesthésie générale) avec des faisceaux de protons. Une équipe d’anesthésistes de l’Hôpital des enfants de Zurich se charge de l’anesthésie des enfants au PSI.
L’union fait la force: clinique et recherche
Le Centre de protonthérapie (CPT) fait partie de l’Institut Paul Scherrer PSI, une institution dédiée à la recherche. En tant que patiente ou que patient, vous êtes certain de disposer sur place du meilleur savoir-faire: c’est entre ces murs qu’on imagine et qu’on réalise les tout derniers développements techniques dont bénéficient les personnes affectées par le cancer. Et inversement, vos besoins en tant que personne atteinte d’un cancer sont intégrés à notre recherche au CPT, de même que les résultats de l’évaluation médicale. En termes de qualité, les patients du Centre de protonthérapie reçoivent un excellent traitement. Cette thérapie est efficace et bénéficie de la meilleure surveillance.
Recherche en protonthérapie pour les patients
La recherche menée à l’Institut Paul Scherrer est une recherche de pointe. Des scientifiques y font continuellement avancer le développement de la protonthérapie. La question prioritaire est toujours la même: comment traiter le patient tout en ménageant autant que possible ses tissus sains?
Les scientifiques au PSI étudient entre autres des possibilités pour traiter au mieux les tumeurs mobiles avec des protons. Ce terme désigne les tumeurs dont l’emplacement change légèrement parce que la respiration les fait bouger. Les cancers des poumons et du sein, par exemple, sont des tumeurs mobiles. Chez nous, les données cliniques des patients pris en charge sont continuellement retraitées dans le cadre de projets scientifiques. Nous menons aussi des enquêtes sur la qualité de vie après la protonthérapie et sur d’autres aspects spécifiques du traitement. Si vous êtes intéressé, vous pouvez participer à ces études. Toutes les études sont conduites en stricte conformité avec les dispositions légales suisses. Elles servent à mener des contrôles qualité continus et à améliorer notre offre thérapeutique. Les résultats sont publiés dans des revues scientifiques spécialisées et présentés lors de congrès.
Les succès des traitements en chiffres
Au total, plus de 8000 patients atteints de tumeurs oculaires ont été traités au PSI jusqu’à fin 2022 et plus de 2000 patients atteints de tumeurs profondes. Parmi eux, plus de 770 enfants et adolescents ont bénéficié de ce traitement moins agressif. Nous irradions depuis 1984 au PSI des personnes atteintes de tumeurs à l’oeil. Dans plus de 98% des cas, la croissance de la tumeur a pu être stoppée. Et dans 90% des cas, l’oeil atteint a pu être sauvé. A la différence des tumeurs oculaires, les tumeurs profondes forment un groupe moins homogène. Le succès de l’irradiation dépend largement de l’emplacement, de la taille et du type de cancer. Le traitement préliminaire concret joue également un rôle. Le traitement d’un cancer donné entraîne par exemple pour certains un contrôle à long terme de la tumeur chez 90% des patients. Alors que pour un autre type de cancer, deux tiers des personnes traitées peuvent escompter au moins un contrôle de la tumeur sur cinq ans.
Technologie de grande taille pour petites particules
L’accélérateur de particules COMET (COmpact MEdical Therapy Cyclotron) est la pièce maîtresse de l’installation de protonthérapie au PSI. Il pèse 90 tonnes et alimente en protons toutes les stations d’irradiation.
COMET accélère les protons à environ 60% de la vitesse de la lumière, soit à quelque 180 000 km par seconde. Les particules tournent plusieurs centaines de fois dans l’accélérateur en forme d’anneau et deviennent de plus en plus rapides et plus riches en énergie. Une fois catapultées hors du l’accélérateur circulaire, elles sont concentrées en faisceau et ralenties au besoin. Au PSI, ce ralentissement est obtenu grâce à ce qu’on appelle des «de- graders» (atténuateurs ou plaques de frein) qui sont glissés dans la trajectoire du faisceau. Des champs magnétiques dirigent les faisceaux jusqu’à la station d’irradiation correspondante.
Un système de contrôle sophistiqué en cinq phases vérifie à chaque centième de microseconde si les faisceaux de protons suivent les bonnes trajectoires, assurant ainsi la sécurité de l’accélérateur circulaire, du système de distribution et des stations d’irradiation
