60 années de travaux sur les rayonnements ionisants

 

- Ottawa, Ontario

Le terme « cancer » désigne un vaste groupe de maladies qui résultent d'une croissance cellulaire anormale susceptible de se propager et d'envahir d'autres parties du corps. Le cancer finit toujours par affecter quelqu'un, que ce soit directement ou en touchant un de ses proches. Cette maladie est responsable de 30 % de la mortalité au Canada, ce qui en fait la première cause de décès au pays. Au cours de sa vie, 1 Canadien sur 2 recevra un diagnostic de cancer et 1 sur 4 mourra de cette maladie.

Depuis des années, la radiothérapie est l'une des principales méthodes de traitement du cancer. Que ce soit pour obtenir une guérison complète ou pour alléger les souffrances, la radiothérapie peut être utilisée seule ou parallèlement à d'autres techniques telles que la chirurgie et la chimiothérapie. La radiothérapie consiste à utiliser des rayonnements ionisants pour détruire les tumeurs et les cellules cancéreuses tout en épargnant les tissus sains. La dosimétrie des rayonnements ionisants est la mesure ou le calcul de l'énergie libérée par unité de masse lors de l'interaction du rayonnement avec la matière. On parle aussi de dose absorbée.

Le Conseil national de recherches Canada (CNRC) contribue à la recherche sur le cancer depuis le début des années 1950. En cette année 2021, 3 chercheurs du Centre de recherche en métrologie célèbrent leur 20e année d'efforts axés sur l'amélioration des techniques et des connaissances dans le domaine des rayonnements ionisants et donc de la lutte contre le cancer. Ernesto Mainegra‑Hing, Hong Shen et Stewart Walker, de l'équipe des Services d'étalonnage des rayonnements ionisants (SÉRI) passent leur journée à explorer et à concevoir de nouvelles méthodes de mesure et de contrôle des rayonnements ionisants.

Excellence en étalonnage

Les rayons X de faibles et moyennes énergies sont couramment utilisés en imagerie, par exemple pour la tomographie par ordinateur (CT) et la radiothérapie. Il existe une étroite fenêtre à l'intérieur de laquelle le rayonnement ionisant appliqué est suffisamment intense pour procurer des effets diagnostiques ou thérapeutiques tout en minimisant les dommages collatéraux sur les tissus sains. Pour exploiter correctement cette fenêtre, l'énergie absorbée par unité de masse durant une séance de traitement doit être enregistrée et estimée avec précision. Ce suivi permet d'optimiser l'efficacité de la radiothérapie et de protéger les patients durant les séances d'imagerie. Il est crucial pour les centres anticancéreux et les hôpitaux de disposer pour cette tâche d'instruments correctement étalonnés. Ce précieux service d'étalonnage, qui sauve bien des vies, fait partie des bienfaits que le CNRC procure au pays.

Tous les instruments utilisés pour mesurer la puissance des dispositifs générateurs de rayonnement doivent être conformes à un laboratoire d'étalonnage primaire; le CNRC en est un parmi tant d'autres au monde, mais c'est le seul au Canada. Le développement des équipements et des techniques nécessaires pour assurer des mesures et une traçabilité précises a demandé un travail considérable qui a été accompli sur plusieurs années. Ça n'a pas été une tâche facile.

« On utilise les rayons X pour l'imagerie et la thérapie pratiquement depuis leur découverte par Willhelm Roentgen en 1895. L'utilisation sécuritaire de ce type de rayonnement nécessite des mesures précises qui sont effectuées par des physiciens médicaux dans les centres anticancéreux et les hôpitaux du Canada. Ces mesures s'appuient sur les étalons et les étalonnages mis au point par ce trio de scientifiques expérimentés », explique Malcolm McEwen, directeur de la recherche-développement au Centre de recherche en métrologie.

Derrière la science

Ernesto Mainegra-Hing est un agent de recherches responsable de l'étalonnage des faisceaux de photons de faibles énergies, notamment sur les générateurs de rayons X, en curiethérapie et sur les irradiateurs. Il offre son soutien scientifique pour les services visant à améliorer la précision des étalons existants, la mise au point de nouveaux étalons, la supervision des opérations d'étalonnage mises en œuvre par les clients ainsi que le développement et l'entretien des logiciels d'étalonnage. L'aspect de son travail qu'il préfère est de trouver de nouveaux moyens d'accélérer les simulations numériques pour trouver les résultats escomptés en des temps records.

Stewart Walker est un agent technique qui prend soin de l'équipement pour l'ensemble du groupe. C'est le spécialiste en électronique chargé d'aider ses collègues pour la résolution des problèmes techniques, la détection d'éventuelles irrégularités dans les données issues du serveur ainsi que la conception et la fabrication de nouveaux dispositifs. Il pense les solutions sur le long terme, envisage comment certaines peuvent résoudre plusieurs problèmes à la fois et anticipe les pannes possibles sur chaque système de manière à mieux les prévenir. Lorsqu'un problème surgit, il est là pour l'analyser et trouver une solution.

Hong Shen, lui aussi agent technique, passe une grande partie de son temps à offrir à nos clients des services d'étalonnage sur les générateurs de rayons X de faibles et moyennes énergies. Cependant, il travaille aussi sur des projets de recherche et développe actuellement un étalon primaire national pour la mesure de la radioactivité totale des implants de curiethérapie utilisés pour le traitement du cancer. La curiethérapie est une forme de radiothérapie interne qui consiste à implanter plusieurs petites sources radioactives encapsulées à l'intérieur ou à proximité d'une tumeur cancéreuse. Hong Shen a débuté ce projet en 2014 et les premiers étalonnages dans des centres anticancéreux canadiens ont eu lieu en 2020.

En plus des travaux de recherche que l'équipe mène dans le domaine des rayonnements ionisants, depuis 8 ans, chaque membre du groupe se fait pousser la moustache en novembre pour amasser des fonds pour la Fondation Movember dont la vocation est de sensibiliser le public aux problèmes de santé concernant les hommes.

Aller de l'avant

« L'aspect important de nos travaux, c'est d'être conservateur de manière innovante, c'est-à-dire d'améliorer la fiabilité et la précision sur le long terme tout en évitant les modifications engendrant des ruptures, et de vérifier qu'il n'y a aucun point faible, confie Stewart Walker. Dans le domaine de l'étalonnage, on vise la perfection, dans le domaine de la recherche, l'innovation est de mise. La cohésion de l'équipe est importante pour le maintien d'un travail de qualité, même si nous travaillons tous de manière assez indépendante sur nos propres tâches. »

Une chose est certaine, ces chercheurs ne se reposent pas sur leurs lauriers. Ils examinent constamment toutes les facettes des opérations pour voir comment les améliorer. L'équipe a deux tubes à rayons X qui devraient bientôt entrer en service et qui remplaceront les vieilles machines actuellement utilisées. Les chercheurs travaillent sur une refonte complète du logiciel d'étalonnage qui permettra une prestation plus flexible de leurs services. Le plan prévoit également une intégration plus poussée du laboratoire des rayons X avec les autres installations utilisées par l'équipe du SÉRI. L'application de l'informatique haute performance à l'analyse s'inscrit quant à elle dans un plan de recherche plus étendu visant à exploiter les techniques développées dans le domaine des sciences des données pour augmenter la précision des mesures et des étalonnages offerts par l'équipe.

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