État de l’art
1.4 Mesure de la dose absorbée
1.4.3 dosimétrie relative
Figure 1.24 – Conditions de référence pour les mesures de dose absorbée de référence pour les fais-ceaux de photons et d’électrons de hautes énergies.
Dans ces conditions de référence et en s’appuyant sur la théorie de Bragg-Gray, la dose dans l’eau pour une qualité de faisceau Q est donnée par :
Dw,Q= MQND,w,Q0kQ,Q0 [Gy] (1.42) Avec :
MQ la lecture de la charge collectée par le détecteur de référence corrigé des facteurs d’influence (température, pression, polarité, recombinaison)
ND,w,Q0 le facteur d’étalonnage de la chambre de référence pour une qualité de faisceau Q0
kQ,Q0 facteur de correction pour la prise en compte des différentes qualités de faisceau.
1.4.3 dosimétrie relative
1.4.3.1 Rendement en profondeur
Le rendement en profondeur (PDD39) est la variation de la dose absorbée en fonction de la profondeur Z (Dz ) sur l’axe central du faisceau, pour une SSD et une taille de champ constantes (voir figure 1.25). La normalisation s’effectue classiquement en un point DZmax,
localisé à la profondeur du maximum de dose absorbée selon : P DDz= Dz
DZmax
(1.43)
Le profil de dose (LDP40) est défini comme la variation de la dose absorbée en fonction de la position sur un axe perpendiculaire à la direction du faisceau (voir figure 1.25). Un profil de dose est réalisé pour une taille de champ et une SSD donnée. Il est classiquement mesuré sur deux axes orthogonaux : en in-plane (direction tête-pieds) cross-plane (direction gauche-droite). Les valeurs de dose absorbée en une positon x sont généralement normalisées par la dose sur l’axe central du faisceau Dx=0.
LDPx = Dx Dx=0 (1.44)
Figure 1.25 – Schéma pour la dosimétrie relative. À gauche profil de dose, à droite rendement en profondeur.
1.4.3.2 Facteur d’ouverture collimateur
Le facteur d’ouverture collimateur (FOC) se définit comme le rapport entre la dose absor-bée dans l’eau sur l’axe central du faisceau, à une profondeur zmes pour une taille de champ A (D(zmes, A) et la dose absorbée dans l’eau à la même profondeur, pour la taille de champ de référence Aref = 10× 10 cm2, à SSD identique.
F OC = D(zmes, A)
D(zmes, Aref) (1.45)
Le FOC permet de prendre en compte la variation du rayonnement diffusé dans la tête de l’accélérateur et dans le fantôme d’eau. Cette grandeur est fondamentale ; elle permet de relier la mesure de débit de dose absorbée absolue de référence au débit de dose absorbée pour toute taille de champ. Ceci est vrai, si les conditions d’équilibre électronique sont remplies. Dans le cas des petits champs, un formalisme adapté est utilisé, il est présenté dans le rapport IAEA TRS 483 [154].
1.4.3.3 La mesure de faisceaux de traitements cliniques
Dans ces travaux, pour mesurer la distribution de dose absorbée des faisceaux de traite-ment d’X-RTE, nous utilisons le fantôme Octavius 4D avec une matrice 2D de chambres à ionisation liquide Octavius 1000 SRS (voir figure1.27) (PTW-Freiburg, Germany). Cet appa-reil est utilisé quotidiennement au service de radiothérapie de l’IUCT pour le contrôle qualité des traitements.
Le dispositif permet de faire des mesures de dose volumique. En effet, pendant l’irradiation, le fantôme est en rotation avec le bras du linac grâce à un inclinomêtre fixé sur ce dernier. A chaque angulation la matrice 1000SRS est perpendiculaire au faisceau. Le logiciel d’acquisition PTW (Mephysto) reconstruit une matrice de dose 3D dans un cylindre homogène équivalent eau en utilisant des PDD mesurés dans des conditions de référence [214].
La matrice SRS est spécialement conçue pour la mesure de champ VAMT et SBRT. En effet la résolution spatiale de 2, 52 mm2 permet la mesure de champs comprenant des forts gradients de dose, comme dans le cas de petits champs ou de modulation d’intensité [161].
Figure 1.27 – Octavius 1000SRS. a. Photographie - b. schématisé avec dimensions(voir le document constructeur sur www.ptwdosimetry.com).
1.4.3.4 Films radiochromiques
Pour l’évaluation des simulations des faisceaux d’électrons dans des cas complexes, nous utilisons des films radiochromiques. Ce sont des détecteurs passifs utilisés en RTE. Ils per-mettent de mesurer une distribution de dose absorbée dans un plan (2D) avec un excellente résolution spatiale de l’ordre du μm. Les films EBT3 que nous avons utilisés sont composés de trois couches (voir figure 1.28) :
- une couche active centrale de cristaux de diacétylène de 28μm.
- deux couches protectrices de substrat de polyester de 125 μm chacune.
Figure 1.28 – Architecture d’un film EBT3.
Après irradiation, les monomères de diacétylène se polymérisent en chaîne. Ce changement de la conformation moléculaire va modifier la densité optique (DO) du film, c’est à dire son rapport absorption/transmission à la lumière visible (voir équation 1.46 et figure1.29).
DO = log I0 I (1.46)
Où, I0 et I représentent respectivement la quantité de lumière incidente et la quantité de lumière transmise.
Figure 1.29 – Photographie de film EBT3. a. vierge - b. irradié
L’intensité de la coloration du film étant proportionnelle à l’irradiation, il est possible de mesurer la dose absorbée à partir de la DO. Pour ce faire, une calibration doit être réalisée. Pour l’étude des électrons, elle s’est faite en irradiant pour les énergies 6, 9, 12 et 18 MeV, 4 films placés à leurs profondeurs zmax respectives dans des plaques de PMMA41 pour une taille de champs de 10× 10 cm2 et une SSD de 100 cm. Dans ces conditions de référence, les
4 films sont irradiés avec des doses différentes en jouant sur le nombre d’UM (0%, 16%, 40% et 100% du débit de dose maximal) comme le montre la figure 1.30.
Figure 1.30 – Photographie de la calibration de films radiochromiques. a. 0 UM - b. 64 UM - c. 160 UM - d. 400 UM
La numérisation des films par un scanner dédié (Epson 1000XL) nous donne un niveau de gris pour une transmission de film (I/I0). Les 4 valeurs de transmissions pour une dose permettent de créer une courbe de calibration reliant niveau de gris et dose absorbée, grâce au logiciel FilmQAPro (Ashland).
La manipulation des films pour les mesures réalisées dans nos travaux a été faite minu-tieusement, en suivant plusieurs recommandations :
— les films ont été manipulés avec des gants
— la numérisation des films s’est faite 24 heures après l’irradiation (stabilisation de la réaction de polymérisation)
— une chauffe du scanner est faite avant la première numérisation — une calibration est faite par lot de films
— l’orientation et la position des films ont été prises en compte (au centre du scanner pour l’homogénéité de la réponse).