Le faisceau de protons est comme une balle de tireur d'élite : il libère l'essentiel de son énergie en un point précis, sans presque toucher les tissus en entrée. Mais pendant les 4 à 6 semaines de traitement d'une tumeur de la tête et du cou, la cible se déplace : le patient maigrit, la tumeur se rétracte, la posture change. Le tireur visait un endroit, mais la cible a déjà bougé.
La solution habituelle consiste à faire une tomodensitométrie de contrôle chaque semaine et à recalculer le plan. Cela prend environ une semaine et ajoute au patient une dose d'irradiation due au scan lui-même. Un groupe de chercheurs a proposé une autre voie : construire un « jumeau numérique » du patient. On prend l'image initiale de la personne et l'image d'un autre patient qui a déjà suivi une partie du traitement. Grâce à deux recalages successifs des images, le programme détermine comment l'anatomie du « donneur » a changé et transpose ces changements au nouveau patient – on obtient ainsi une image prédite pour le jour du traitement.
Sur 88 patients, chacun ayant trois tomodensitométries de contrôle, les images prédites correspondaient nettement mieux à l'anatomie réelle du jour du traitement que le plan initial. La concordance de la forme des organes s'est améliorée d'un cinquième, et l'erreur dans les nombres tomodensitométriques a diminué de près d'un quart. Le plus grand gain concerne ceux dont le corps a le plus changé. Chez les patients à l'anatomie stable, la prédiction ne différait presque pas de l'image initiale. Ainsi, le jumeau numérique prépare à l'avance le tireur d'élite à l'endroit où la cible se déplacera.
Le pic de Bragg a été découvert en 1903 par William Bragg, lorsqu'il irradiait de fines couches de mica avec des particules alpha. Aujourd'hui, cet effet est la base de la protonthérapie, permettant d'irradier la tumeur en épargnant presque la peau à l'entrée.
Dans la série « The Expanse », les capsules médicales scannent le corps et ajustent instantanément le traitement en fonction de l'état actuel – le jumeau numérique fait un premier pas vers un tel avenir.