Tokyo, Japon – Une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université Métropolitaine de Tokyo, en collaboration avec l’Université de Tohoku et Orbray Co., Ltd., utilisant des matériaux diamant hétéroépitaxiaux développés par Orbray, a montré que les diamants de synthèse pourraient réaliser un dosimètre de radiation compatible à la fois avec le diagnostic médical et la radiothérapie. Ils ont démontré qu’un dosimètre à base de diamant pouvait mesurer avec précision des doses dans la même gamme d’énergie que les rayons X diagnostiques, avec une sensibilité par volume bien supérieure à celle des détecteurs conventionnels. Utiliser le même appareil pour la dosimétrie pendant le diagnostic et les traitements pourrait permettre une meilleure cohérence.
La mesure précise de la dose de radiation est d’une importance cruciale dans les environnements cliniques. L’option standard pour la dosimétrie (mesure de dose) est la chambre d’ionisation à air, où le rayonnement traversant un volume d’air produit un courant mesurable. Cependant, un défi majeur réside dans la gamme de doses que les dosimètres doivent gérer. Par exemple, les rayons X diagnostiques impliquent des doses bien plus faibles que dans le traitement par radiation. Les chambres d’ionisation à air pour ces dernières peuvent nécessiter un volume d’air important, rendant les détecteurs encombrants, avec peu de possibilité de cartographier la variation de dose en fonction de la position du détecteur. En pratique, la sensibilité est prohibitivement faible à des niveaux de dose très bas.
Aujourd’hui, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Kiyomitsu Shinsho de l’Université Métropolitaine de Tokyo a remis en cause ce paradigme en utilisant un matériau entièrement nouveau pour leurs chambres d’ionisation. Au lieu de l’air, ils se sont tournés vers des diamants cultivés en laboratoire selon une méthode appelée hétéroépitaxie. Ils ont utilisé une technologie de pointe pour déposer des atomes couche par couche et faire croître des diamants de synthèse sur une électrode. Avec ce nouveau détecteur, l’équipe a mené des expériences systématiques sur la façon dont le diamant pourrait être utilisé comme chambre d’ionisation pour les types de doses observées dans le diagnostic par rayons X. La chambre, mesurant 4 x 4 x 0,5 mm, a un volume environ 1250 fois plus petit que les chambres d’ionisation à air typiques, mais une sensibilité par volume 13 500 fois plus élevée lorsqu’une tension relativement faible de -100 V était appliquée. Ils ont démontré une excellente linéarité de la réponse avec la dose, avec très peu de dépendance à l’énergie des rayons X. Fait crucial, son succès aux basses énergies utilisées dans les dispositifs de diagnostic suggère qu’elle pourrait facilement gérer les doses plus élevées observées dans les thérapies : cela ouvre la voie au développement d’un dosimètre pouvant être utilisé à la fois dans le diagnostic et les radiothérapies. Le diamant est également composé de carbone, ce qui en fait un excellent analogue du tissu humain.
Ceci est un grand pas en avant pour la dosimétrie pour de nombreuses raisons. La compacité de l’appareil le rend applicable pratiquement partout, de la dosimétrie personnelle, aux mesures en temps réel pendant les traitements, jusqu’à la surveillance environnementale. Il est suffisamment compact pour former un réseau, comme le réseau de capteurs d’un appareil photo, qui pourrait cartographier la variation de dose sur une zone. La sensibilité aux faibles doses pourrait également révolutionner notre compréhension des effets d’une faible exposition aux radiations sur le corps humain, un élément crucial de la recherche radiologique. Plus important encore, cela ouvre la voie à une cohérence tant nécessaire dans les mesures de dose de radiation. L’utilisation potentielle du même appareil dans des contextes totalement différents rendrait les comparaisons de doses scientifiquement valables et équitables. Le succès de l’équipe promet un grand bond en avant tant pour les environnements médicaux que pour notre compréhension des radiations dans l’environnement.
Article : First evaluation of a heteroepitaxial diamond ionization chamber operating at low voltage for diagnostic X-ray dosimetry – Journal : Medical Physics – DOI : Lien vers l’étude
