La radiothérapie, procédé pour lutter de manière non invasive contre les cellules cancéreuses, est un traitement standard de la médecine moderne. Le défi : La dose de rayons doit être suffisamment élevée pour détruire les cellules cancéreuses sans cependant attaquer le tissu sain environnant.
Le traitement à l'aide de microfaisceaux doit justement éviter de tels dommages au niveau du tissu sain. Le tissu tumoral est irradié avec des doses ultra élevées (20 fois plus élevées que les doses habituelles) par impulsions ultra courtes de seulement quelques millisecondes dans des champs larges de quelques micromètres. L’effet antitumoral est comparable à celui d’une radiothérapie traditionnelle à dosage élevé. En même temps, le risque de détruire le tissu sain dans l’environnement de la tumeur est moindre. Ledit effet dose-volume fut observé pour la première fois en 1959 lors de l’irradiation avec des neutrons et confirmé entretemps par diverses études. Ainsi, la thérapie par microfaisceaux s’est-elle développée comme alternative prometteuse par rapport à la radiothérapie conventionnelle.
Jusqu’à présent, ce type d’irradiation était cependant possible seulement dans le cadre d’études précliniques avec des accélérateurs de particules onéreux (accélérateurs linéaires). Afin de rendre accessible la thérapie par microfaisceaux pour une large application clinique, les dépenses ou les coûts doivent à ce sujet être considérablement réduits. Il faut atteindre cet objectif en utilisant une source de rayons X avec anode tournante. Toutes les anodes tournantes connues actuellement ne sont pas à même de générer les rayons X ultra-énergétiques requis pour les systèmes de thérapie par faisceaux.
La chaire pour le développement de produits et la construction légère de l’Université technique de Munich veut désormais changer la situation et développe, en coopération avec les partenaires de recherche, une source de rayons X avec anodes tournantes pour systèmes de thérapie par microfaisceaux. Pour l’examen de faisabilité, l’Université technique de Munich travaille sur des prototypes ayant des charges thermiques (anodes tournantes) de 90 kW par impulsion de 20 secondes répétée toutes les 20 minutes.
À cet effet, Plansee fut chargée par l’Université technique de Munich de la fabrication d’une anode tournante à rayons X sans précédent. La production d’une telle anode tournante haute performance à rayons X place l'équipe devant des défis particuliers. D’une ébauche d’environ 24 kg est alors né un prototype doté d’un poids de quasi 14 kg, d’un diamètre de 240 mm et d’une hauteur de construction de plus de 50 mm - l’anode la plus lourde et la plus grande jamais fabriquée jusqu’à présent dans la maison Plansee.
Elle est utilisée dans le plus grand système de rayons X à anodes tournantes utilisé jusqu’à présent, celui-ci dispose d’un entraînement basé sur des paliers lisses en métal liquide et permet des vitesses de rotation de l’anode allant jusqu’à 15 000 t/min (250 Hz). Le système définitif de thérapie par microfaisceaux doit être à même de traiter une énergie de 1 TW/m2 sur l'anode tournante à rayons X, ce qui correspondrait à un régime de 43.000 t/min sur l’anode actuelle.
Les partenaires additionnels impliqués dans le projet de recherche sont :
Klinikum rechts der Isar München
Lehrstuhl für Produktentwicklung und Leichtbau (Laboratoire de développement de produits et de conception légère) (Entwicklung Drehanode - développement de l’anode tournante à rayons X)
Université de Mayence
Forschungszentrum Jülich (Centre de recherche de Juliers)
Les détails du travail de recherche peuvent être lus dans la publication de l’Université technique de Munich :
