Evaluation des algorithmes de calcul de dose pour les faisceaux d’électrons utilisés en radiothérapie : comparaison aux mesures par films radiochromiques

• Auteur / Autrice : Jad El Barouky
• Direction : Georges Fares, Jean-Claude Rosenwald
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique médicale et biologique
• Date : Soutenance le 25/01/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Cancérologie : Biologie, Médecine, Santé (2000-2015 ; Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Curie (Paris ; 1978-....) - Institut Curie
• Jury : Président / Présidente : Jean-louis Habrand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Georges Fares, Jean-Claude Rosenwald, Jean-louis Habrand, Jean-Jacques Mazeron
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Jacques Mazeron

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthode de Monte-Carlo

Radiothérapie assistée par ordinateur

Dosimétrie par film

Cancérologie

Dosimétrie

Mots clés libres

Electrons

Radiothérapie

Film Gafchromic

Dosimétrie

Tps

Contrôle de qualité

Electrons

Radiotherapy

Gafchromic Film

Dosimetry

Tps

Quality Assurance

Résumé

La précision du calcul de dose est cruciale pour la qualité de la planification et de la réalisation des traitements en radiothérapie. L’objectif de ce travail était d’évaluer la qualité des algorithmes de calcul de dose des faisceaux d’électrons pour des conditions particulières proches des situations cliniques rencontrées. Une méthodologie spécifique de dosimétrie par films radiochromiques des faisceaux d’électrons a été développée et validée, y compris pour des situations difficiles avec une précision de 3.1% en dose absolue et 2.6% en dose relative. Cette technique a permis de développer des tests de Contrôle Qualité généralistes rapides et efficaces qui servent de base de données mesurées en cas de changement de version du système de planification de traitement et/ou d’algorithme de calcul de dose. Les mesures par films ont été comparées avec les calculs de deux algorithmes de calcul de dose Pencil Beam et Monte Carlo. Les deuxcodes ont donné des résultats similaires dans les tests d’obliquité, d’irrégularité et de DSP étendue. En revanche, les calculs Monte Carlo sont plus précis en présence d’hétérogénéités. D’autre part, cette méthode de dosimétrie par films radiochromiques a permis de développer un nouveau mode d’évaluation des plans de traitement avec des films découpés et insérés dans des fantômes anthropomorphiques (de type thorax et tête) de manière à obtenir la distribution de dose en 2D dans un plan transversal donné ; ces tests cliniques pouvant aussi être utilisés dans le cadre d’un Contrôle de Qualité interne adapté à l’activité clinique du service. La comparaison des mesures avec les calculs a montré une meilleure précision dans les calculs Monte Carlo par rapport aux calculs Pencil Beam au niveau des hétérogénéités, notamment dans les poumons, les cavités et les os.

In radiotherapy, the dose calculation accuracy is crucial for the quality and the outcome of the treatments. The purpose of our study was to evaluate the accuracy of dose calculation algorithms for electron beams in situations close to clinical conditions. A new practical approach of radiochromic film dosimetry was developed and validated especially for difficult situations. An accuracy of 3.1% and 2.6% was achieved for absolute and relative dosimetry respectively. Using this technique a measured database of dose distributions was developed to form the basis of several fast and efficient QualityAssurance tests. Such tests are intended to be used also when the dose calculation algorithm is changed or the Treatment Planning System replaced. Pencil Beam and Monte Carlo dose calculations were compared to the measured data for simple geometrical phantom setups. They both gave similar results for obliquity, surface irregularity and extended SSD tests but the Monte Carlo calculation was more accurate in presence of heterogeneities. The same radiochromic film dosimetry method was applied to film cuts inserted into anthropomorphic phantoms providing a 2D dose distribution for any transverse plan. This allowed us to develop clinical test that can be also used for internal Quality Assurance purposes. As for simpler geometries, the Monte Carlo calculations showed better agreement with the measured data than the Pencil Beam calculation, especially in presence of heterogeneities such as lungs, cavities and bones.