Bilan : protons vs ions carbone

3 4 5 6 7 8 Profondeur (cm) Dose biologique (u.a.)

(a) Dose biologique

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 1.5 2 2.5 3 Profondeur (cm) EBR (u.a.) (b) Effet biologique

FIGURE2.15 – Evolution de la dose biologique et de l’EBR pour un SOBP, adapté de [Crespo,2005].

2.3.3 Bilan : protons vs ions carbone

En résumé, bien que les protons et les ions carbone soient des hadrons, leurs propriétés balistiques diffèrent sur deux aspects.

Protons : TEL 5-15 keV.μm−1 EBR ∼1.1 0 50 100 150 200 250 300 0 5 10 15 20 Profondeur (mm) dE/dx (u.a.) 50 MeV 100 MeV 150 MeV 200 MeV Ions carbone : TEL 10-500 keV.μm−1 EBR ∼1 à∼4 0 50 100 150 200 250 300 0 200 400 600 Profondeur (mm) dE/dx (u.a.) 100 MeV.u⁻¹. 200 MeV.u⁻¹ 300 MeV.u⁻¹ 400 MeV.u⁻¹

FIGURE2.16 – Synthèse des propriétés balistiques et biologiques des protons et des ions carbone. Courbes de Bragg simulées avec Geant4 v9.4 pour des protons et des ions carbone dans une cible d’eau.

Les protons présentent un straggling supérieur à celui des ions carbone. En pra-tique, il ne s’agit pas vraiment d’un inconvénient. En effet, le conditionnement

né-cessaire pour étaler les pics de Bragg dégrade les qualités balistiques des faisceaux. D’autre part, les courbes de dose des ions carbone présentent une queue au delà du pic de Bragg en raison des fragments chargés produits par fragmentation. Rigoureusement parlant, ces fragments sont aussi présents dans le cas des pro-tons. Mais, ils sont moins nombreux et l’énergie avec laquelle ils sont produits est inférieure à l’énergie des protons incidents. C’est pourquoi la courbe de dose des protons ne pas présente de dépôt de dose résiduel au délà du pic de Bragg.

Le TEL des protons est inférieur à celui des ions carbone tout comme leur ef-ficacité biologique. Ainsi, ce qui fait la réelle différence entre les deux types de particules et qui doit être privilégié en clinique est l’EBR des ions carbone. La fi-gure2.16dresse une synthèse des propriétés des protons et des ions carbone.

A retenir : Les propriétés balistiques et biologiques des ions sont gouvernées

par la nature des interactions électromagnétiques des ions avec les tissus logiques. Les protons et les ions carbone se distinguent par leur efficacité bio-logique relative, nettement supérieure à 1 dans le cas des ions carbone. De plus, concernant les courbes de rendement en profondeur des ions carbone, ce sont les réactions nucléaires qui sont à l’origine de l’apparition de la queue au delà de la profondeur du pic de Bragg. Ces mêmes réactions sont à l’ori-gine d’une distribution de particules secondaires, corrélée à la distribution de la dose.

C

3

Contrôle qualité des traitements

de radiothérapie

Préambule : La radiothérapie est l’une des premières spécialités médicales

à recourir à des protocoles d’assurance qualité en routine. Il y a plusieurs raisons à cela. D’une part, la mise en place d’un traitement de radiothéra-pie externe nécessite l’intervention de différents opérateurs, et d’autre part, utilise un ensemble de techniques sophistiquées d’imagerie, de calculs et de prévisions. De plus, il existe des sources d’incertitudes qu’il est impossible de prévoir. Appréhender de manière quantitative l’évolution des tissus au cours de la période de traitement est loin d’être un problème trivial. Le cha-pitre 3 sera structuré en quatre parties. Nous nous focaliserons dans un pre-mier temps sur la définition de la qualité au sens de la radiothérapie externe. Nous présenterons ensuite, l’ensemble des procédures usuelles intrinsèques à la mise en place d’un traitement de radiothérapie. Dans ce contexte, nous nous intéresserons à l’analyse des risques et à la définition des contrôles qua-lités réalisés en cours des traitements de radiothérapie. Nous poursuivrons par la définition du contrôle qualité dans le cadre de ce travail, c’est à dire dans le cadre du contrôle des traitements d’hadronthérapie en cours d’irra-diation. Enfin, nous terminerons en définissant la stratégie de contrôle choisie et sa problématique.

Sommaire

3.1 La qualité au sens de la radiothérapie externe . . . . 59

3.2 Le contrôle en cours d’irradiation . . . . 63

3.3 Application à l’hadronthérapie. . . . 65

3.4 Définition du problème et méthodologie . . . . 80

3.1 La qualité au sens de la radiothérapie externe

La planification de traitement définit l’ensemble des procédures suivies pour la mise en place des traitements de radiothérapie. A titre d’exemple, la figure3.1

L’utilisation de la modulation d’intensité exige d’optimiser chaque étape par la mise en place de procédures éprouvées. Le traitement doit garantir la sécurité des patients et du personnel.

Acquisition des données anatomiques :

– système personnalisé de contention – référentiel avec repères externes – imagerie :

– coupes scanographiques fines et jointives – fusion scanographie-IRM

– données anatomiques délinéées coupe par coupe – volume cible prévisionnel (PTV) : expansion

tridimen-sionnelle automatique avec marges quatifiées pour la prise en compte des incertitudes

Définition des faisceaux :

– nombre de faisceaux élevés

– incidence coplanaire et/ou non-coplanaire

– technique isocentrique, centrage automatique à l’iso-centre

– délimitation du faisceau par collimateur multilame (MLC)

Calcul de dose :

– modèle de calcul tridimensionnel avec prise en compte d’hétérogénéités

– techniques d’optimisation sur la base de contraintes physiques et radiobiologiques

– évaluation de plans : isodoses (plan quelconque), his-togrammes dose-volume, indices de conformité

Excécution et contrôle du traitement :

– contrôle informatisé des paramètres

– contrôle de la reproductibilité du positionnement du patient

– vérification des distributions de dose et des unités moniteur (UM)

FIGURE3.1 – Exemple des procédures suivies pour la mise en place des traitements de RCMI. Adapté de [Zefkili et al.,2004].

Le risque est présent à chaque étape et il est nécessaire de pouvoir le quantifier avec exactitude. Selon l’Agence Nationale d’Accréditation et d’Evaluation en Santé (ANAES), le risque correspond à :

la survenue d’au moins un évènement dont l’occurrence est incertaine. – tout évènement redouté qui réduit l’espérance de gain ou d’efficacité dans

une activité humaine.

Aussi, la mise en place d’un contrôle de la qualité des traitements doit être motivée par une réflexion préalable sur l’analyse des risques afin de concevoir des protocoles adéquats et de définir des normes et critères de tolérance.