Références dosimétriques en radiothérapie externe et curiethérapie
Champs de petite taille, faisceaux de très haut débit, faisceaux de basse énergie utilisés pour la radiothérapie de contact
Les techniques de radiothérapie ont profondément évolué ces dernières années. Les innovations en cours, ou à venir, vont apporter de nouveaux changements dans ce domaine dans un futur proche. La métrologie accompagne ces évolutions et propose des solutions pour assurer la traçabilité métrologique des nouvelles pratiques.
Caractérisation dosimétrique des petits champs
Cette étude vise à répondre aux besoins de références dosimétriques adaptées aux très petits champs de radiothérapie (< 1 cm2), comme ceux utilisés pour la Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d’Intensité (RCMI) et la radiothérapie stéréotaxique.
Les références dosimétriques, en terme de dose absorbée au point de référence, sont d’ordinaire établies au moyen de dosimètres de dimensions inférieures à celles du champ d’irradiation. La diminution du signal délivré par des détecteurs primaires avec leurs tailles ne permet pas actuellement d’établir des références dans les petits champs.
Le LNHB explore une nouvelle approche fondée sur une grandeur dosimétrique non ponctuelle, le produit dose-surface (Dose Area Product), caractérisant, dans un plan de référence, la dose absorbée intégrée sur une surface donnée de dimension supérieure à la taille du champ. Un calorimètre en graphite spécifique est utilisé pour mesurer cette grandeur de façon primaire. L’élément central de cet instrument, l’absorbeur, a une section de 7 cm² (d = 3 cm), supérieure à la section des faisceaux de rayonnement mesurés. Combinée à une mesure relative de la distribution de la dose en 2D, par exemple à l’aide d’un film Gafchromique, cette mesure peut donner accès à la dose absorbée au point de référence utilisé pour le « commissioning » des LINAC médicaux.
L’introduction de cette grandeur auprès des utilisateurs des services de radiothérapie est en cours d’étude.
PROJET COLLABORATIF :
– Projet européen : Metrology for radiotherapy using complex radiation fields, EMRP HLT09
https://www.euramet.org/Media/docs/EMRP/JRP/JRP_Summaries_2011/Health_JRPs/HLT09_Publishable_JRP_Summary.pdf
– Jean-Marc Bordy et al. Metrology for radiotherapy using complex radiation fields, HLT09 EMRP Project – (2015) 17th International Congress of Metrology,
DOI: 10.1051/metrology/201509003
Lien direct : http://cfmetrologie.edpsciences.org/articles/metrology/pdf/2015/01/metrology_metr2015_09003.pdf
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES :
– S. Dufreneix, A. Ostrowsky, M. Le Roy, L. Sommier, J. Gouriou, F. Delaunay, B. Rapp, J. Daures, J-M. Bordy, Using a dose-area product for absolute measurements in small fields: a feasibility study, (2016), Phys. Med. Biol.
DOI:10.1088/0031-9155/61/2/650
– S. Dufreneix, A. Ostrowsky, B. Rapp, J. Daures and J-M. Bordy, Accuracy of a dose-area product compared to an absorbed dose to water at a point in a 2 cm diameter field (2016), Medical Physics, 43, 4085-4092
DOI: 10.1118/1.4953207
– A. Ostrowsky, J.M. Bordy, J. Daures, L. De Carlan, F. Delaunay, Dosimetry for small size beams such as IMRT and stereotactic radiotherapy, is the concept of dose at a point still relevant? Proposal for a new methodology, CEA-R-6243. CEA – LNHB F-91191 Gif-sur-Yvette Cedex
Radiothérapie basse énergie
Les photons X de faible énergie (< 50 keV) sont utilisés en radiothérapie peropératoire et en radiothérapie de contact pour délivrer une dose à faible distance de la source d’émission des rayonnements. Aujourd’hui, afin de délivrer la dose prescrite, les physiciens médicaux ont pour seule possibilité l’utilisation des abaques de distribution de dose absorbée dans l’eau fournis par le constructeur avec l’appareil de radiothérapie de contact. Il est nécessaire de pouvoir établir une référence dosimétrique indépendante du constructeur, de confirmer la validité des abaques fournis pour chaque appareil et de faire leur suivi métrologique.
Le LNHB étudie la réalisation de références en kerma dans l’air et en dose absorbée dans l’eau adaptées à chaque type d’appareil. Pour cela, des faisceaux de rayons X de référence du laboratoire sont modifiés de façon à produire le même spectre en énergie que les appareils des utilisateurs. Ces faisceaux sont caractérisés en termes dosimétriques à l’aide d’étalons primaires, comme les chambres d’ionisation à parois d’air. Ils peuvent alors être utilisés pour l’étalonnage de dosimètres de transfert qui serviront à leur tour à l’étalonnage des appareils RX dans les services de radiothérapie. Ils permettront également, via les techniques de vérification de contrôle qualité de vérifier les abaques des constructeurs.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES :
– J.-P. Gérard, S. Marcie, O. Croce, S. Hachem, R. Trimaud, J.-M. Bordy, M. Denozière, A. Courdi, K. Benezery, J.-M. Hannoun Levi, N. Barbet, Développement de l’appareil Papillon 50TM et de ses applicateurs pour la radiothérapie 50 kV des cancers du rectum et de la peau, (2012), Ingénierie et Recherche Biomédicale IRBM, Vol. 33 issue 2 April 2012 page 109-116.
Doi : 10.1016/j.irbm.2012.01.003
– O. Croce. S. Hachem, E. Franchisseur, S. Marcié, J-P. Gérard, J.-M. Bordy, Contact radiotherapy using a 50 kV X-ray system: evaluation of relative dose distribution with the Monte-Carlo code PENELOPE and comparison with measurements, (2012), Radiation Physics and Chemistry.
Doi:10.1016/j.radphyschem.2012.01.033
Curiethérapie
Alternative à la radiothérapie externe, la curiethérapie consiste à introduire une source radioactive au sein même du patient, au plus près de la tumeur cancéreuse à traiter. Ce mode de traitement permet de délivrer une dose importante au volume cible tout en épargnant au mieux les tissus sains environnants. Cent mille patients sont traités par an en Europe dont huit mille en France pour des tumeurs gynécologiques, de la prostate et ORL.
Ces dernières années, certains services médicaux se sont équipés de projecteurs de sources de 60Co pour des traitements qui étaient jusqu’alors réalisés avec des sources de 192Ir. Le LNHB disposait d’une référence de kerma dans l’air de référence pour la curiethérapie haut débit au 192Ir. Celle-ci était établie à partir de la mesure réalisée à l’aide d’une chambre d’ionisation à cavité de type médical, de réponse peu dépendante de l’énergie, préalablement étalonnée dans les faisceaux de référence de 60Co, de 137Cs et de RX de 250 kV. Devant renouveler son projecteur de sources, le LNHB a porté son choix sur un projecteur multi sources, 192Ir et 60Co. L’étude vise à refaire une référence au 192Ir et à en établir une nouvelle pour le 60Co en faisant appel à la même méthode.
Le LNHB a également développé une référence primaire pour la curiethérapie LDR utilisant des sources de 125I. L’implantation de sources radioactives comme l’iode 125 au plus près de la tumeur est l’une des techniques les plus utilisées actuellement pour traiter les cancers ophtalmiques et de la prostate. L’instrument dédié consiste en une chambre d’ionisation innovante à parois d’air de forme toroïdale et donne accès aux deux grandeurs de référence, le kerma dans l’air et la dose absorbée dans l’eau. Sa forme spécifique entourant la source permet de s’affranchir de l’éventuelle anisotropie d’émission.