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Propriétés balistiques avantageuses des protons
Lors de la pénétration d'un faisceau de particules dans la matière, les particules déposent de l'énergie. On parle de " dose " (exprimée en Gray, 1 Gray = 1 Joule par kilo).
La courbe de dépôt de dose est appelée " courbe de rendement en profondeur ".
Le proton est 1836 fois plus lourd que l'électron. A haute vitesse, il interagit peu avec la matière (peu d'influence des électrons rencontrés). En revanche, à faible vitesse, il interagit fortement et perd toute son énergie sur un faible parcours. Cette courbe caractéristique est connue sous le nom du " Pic de Bragg " en référence au physicien anglais William Bragg (1862-1942) qui l'a décrite. De façon analogue, la pénombre latérale d'un faisceau de protons est beaucoup plus faible que celle d'un faisceau de photons ou d'électrons.
Pic de Bragg: La courbe de dépét de dose des protons (bleue) réglable en largeur ou en profondeur s'avère plus sélective que celle des photons (orange).
Même si récemment la radiothérapie classique a connu des améliorations importantes et nombreuses, notamment en raison du développement de la radiothérapie conformationnelle, elle n’atteint pas la précision balistique des faisceaux de protons. Une seule raison à cela : les propriétés physiques spécifiques de ces particules.
La protonthérapie consiste en un faisceau de protons – particules élémentaires portant une charge positive.
Premier avantage : les protons vont traverser la matière pour déposer quasiment toute leur énergie à une profondeur donnée, puis s’arrêter net. C’est le pic de Bragg. L’énergie initiale des protons détermine la profondeur atteinte.
Deuxième avantage, les protons se dispersent peu le long de cette trajectoire.
Résultat : les régions adjacentes aux faisceaux subissent très peu de dommages collatéraux.
Le dépôt d’énergie spécifique et localisé des protons offre aussi la possibilité d’augmenter la dose reçue par la tumeur sans trop accroître celle déposée dans les tissus sains avoisinants.
Avec les protons, les radiothérapeutes disposent d’un rayonnement à la balistique ultra-précise, fort utile quand il s’agit de traiter des tumeurs à proximité d’organes sensibles et tout particulièrement chez les enfants.

