Les accelérateurs linéaires

Qu’est ce qu’un accélérateur ?

Un accélérateur linéaire est un système qui utilise des ondes électromagnétiques de fréquences élevées (voisines de 3000 MHz) pour accélérer des électrons jusqu’à des énergies très élevées (de l’ordre de 25 MeV) à travers un tube linéaire. Le faisceau d’électrons qui en résulte peut soit être utilisé, après passage au travers de diffuseurs en plomb, pour traiter des lésions superficielles, soit frapper une cible (tungstène) produisant ainsi des rayons X qui pourront traiter des tumeurs plus profondes.

La production des faisceaux de rayons

Les électrons sont émis par le chauffage d’un filament d’un canon à électrons. Ils sont arrachés au filament puis injectés dans une succession de cavités où règnent des champs magnétiques très élevés créés par une onde de haute fréquence (3000 MHz) (produite par ce qu’on appelle un Magnétron ou un Klystron). Les tensions nécessaires pour faire fonctionner ces ensembles sont si élevées qu’il n’est pas possible de les produire de façon permanente. Elles sont produites sous forme pulsée par ce qu’on appelle un modulateur.

Une fois les électrons accélérés, ils sont guidés par un champ magnétique intense en direction de la cible. Cette cible en tungstène est interposée dans le faisceau d’électrons pour créer des photons (rayons X)

Accélérateur linéaire d'électrons Primus (Siemens)

Accélérateur linéaire d’électrons Primus (Siemens)

Les outils pour modifier les faisceaux

Il est possible de modifier le point d’entrée des faisceaux en tournant le  » bras  » de l’accélérateur. C’est de cette partie de l’appareil que sortent les rayons. La position de la table de traitement peut aussi prendre différentes positions pour adapter au mieux les techniques de traitement utilisées.

Les faisceaux utilisés sont limités dans leur dimension par un collimateur multilames. Il s’agit d’un système qui permet d’arrêter les rayons de manière à ne traiter que les zones souhaitées. Des caches personnalisés adaptés à chaque patient peuvent ensuite être ajoutés à ce collimateur pour compléter la protection des organes sains.

Accélérateur linéaire d'électrons Clinac 2100CD (Varian)

Accélérateur linéaire d’électrons Clinac 2100CD (Varian)

Les outils pour vérifier le positionnement du patient et des faisceaux

La forme des faisceaux d’irradiation ainsi que la position des patients sont vérifiées à l’aide de détecteurs numériques. Techniquement, le faisceau de rayons X est intercepté par un écran qui convertit les rayons en une image lumineuse. Cette image peut être visualisée en direct, sur un ecran d’ordinateur, par la manipulatrice au pupitre de commande.

Le positionnement du patient est contrôlé par un ensemble tube capteur numérique. Deux images orthogonales, faites avec ce système et comparées aux images radiologiques obtenues en simulation virtuelle, permettent de vérifier le positionnement du patient. Des outils informatiques permettent désormais de quantifier et de corriger les écarts qui peuvent exister entre ces deux images en agissant sur le positionnement de la table de traitement.

Système d'imagerie MV - kV

Système d’imagerie MV (haute énergie) – kV (basse énergie)

Le bon positionnement de chaque faisceau est vérifié par une radiographie faite avec le faisceau de traitement. Ces images sont comparées à celles réalisées lors de l’étape de simulation du traitement.

 

Image portale d'un faisceau ORL

Image radiologique reconstruite d’un faisceau ORL (DRR)

Image portale d’un traitement ORL