IV.1
INTRODUCTION ... 97
IV.2
MESURES EXPERIMENTALES ... 97
IV.2.1
Fantômes ... 97
IV.2.2
Mesure ... 98
IV.2.2.1
Les films radiochromiques ... 99
IV.2.2.1.1
Calibration ... 100
IV.3
CALCUL MONTE-CARLO ... 102
IV.4
ALGORITHMES ANALYTIQUES ... 103
IV.5
RESULTATS ... 104
IV.5.1
Variation de la taille de champ ... 105
IV.5.1.1
Champ 8x8 cm2, 10X FFF, ρ 0,24 g.cm-3 ... 106
IV.5.1.2
Champ 8x8 cm2, 6X FFF, ρ 0,24 g.cm-3 ... 108
IV.5.1.3
Champ 3x3 cm2, 10X FFF, ρ 0,24 g.cm-3 ... 110
IV.5.1.4
Champ 3x3 cm2, 6X FFF, ρ 0,24 g.cm-3 ... 112
IV.5.2
Variation de la densité ... 114
IV.5.2.1
Champ 3x3 cm2, 10X FFF, ρ 0,12 g.cm-3 ... 115
IV.5.2.2
Champ 3x3 cm2, 6X FFF, ρ 0,12 g.cm-3 ... 117
IV.6
DISCUSSION ... 119
IV.7
CONCLUSION ... 120
Chapitre IV : Etudes en milieux hétérogènes : cas mesurables
IV. ETUDES EN MILIEUX HETEROGENES : CAS
MESURABLES
IV.1 INTRODUCTION
Le but de ce chapitre est d’estimer les limites de l’algorithme AAA utilisé actuellement en routine clinique et de l’algorithme Acuros (en phase d’essai) dans des cas mesurables en fonction de la variation de la taille de champ et de la densité pulmonaire. Les résultats obtenus avec les algorithmes AAA et Acuros seront comparés aux mesures expérimentales et aux calculs MC.
IV.2 MESURES EXPERIMENTALES
Comme nous l’avons vu dans le paragraphe I.2.3.7, les traitements du cancer du poumon peuvent être réalisés en respiration libre (RL) ou en inspiration profonde, « Deep Inspiration Breath Hold » (DIBH). Entre ces deux cas, une variation de la densité du poumon est observée. Nous avons estimé la densité pulmonaire pour ces deux techniques à l’aide des images TDM des patients de l’IUCT. La densité pulmonaire observée variait en moyenne de 0,11 à 0,4, respectivement pour les traitements en DIBH et RL (en phase expiratoire).
IV.2.1
Fantômes
Afin de simuler ces densités pulmonaires, le liège, matériau de faible densité, est choisi. Deux types de liège sont utilisés : du liège non expansé avec une densité de 0,24 (correspondant à du tissu pulmonaire en RL) et du liège expansé avec une densité plus faible de 0,12 (DIBH), cf. Figure IV-1.
a) b)
Figure IV-1 : Plaques de liège ; a) liège non expansé: ρ: 0,24 g.cm-3; b) liège expansé: ρ: 0,12 g.cm-3
Les fantômes inhomogènes contiennent des plaques de polyméthacrylate de méthyle (PMMA), équivalent eau et de liège, équivalent poumon. Leurs dimensions sont de 30x30x25 cm3 et ils sont
Chapitre IV : Etudes en milieux hétérogènes : cas mesurables
composés de 3 cm de PMMA (plaque ayant une épaisseur de 1 cm), 7 cm de liège (épaisseur de 2 mm pour le liège non expansé et 1 cm pour le liège expansé) et enfin 15 cm de PMMA (cf. Figure IV-2).
a) b)
Figure IV-2 : a) Photo du fantôme hétérogène composé de liège non expansé à gauche (ρ: 0,24 g.cm-3); b) Photo du fantôme hétérogène composé de liège expansé à droite (ρ: 0,12 g.cm-3)
IV.2.2
Mesure
La dose absorbée est mesurée à différentes profondeurs du fantôme avec des films EBT3 Gafchromic (Ashland ISP, Wayne, NJ) à une DSP de 100 cm, pour deux énergies de photons 6X et 10X en mode FFF et pour une taille de champ de 8x8 cm2 et 3x3 cm2. Un schéma du fantôme hétérogène avec la
mise en place des films est visible en Figure IV-3.
Figure IV-3: Schéma du fantôme hétérogène, composé de couches de PMMA (densité équivalente eau) et de liège (densité équivalente poumon). Les films Gafchromic EBT3 sont placés à différentes profondeurs et identifiés par des traits noirs.
Chapitre IV : Etudes en milieux hétérogènes : cas mesurables
Type de faisceaux (énergie) Taille de champ (cm2) 8x8 3x3 densité 0,24 0,24 0,12 6X FFF ✔ ✔ ✔ 10X FFF ✔ ✔ ✔
Tableau IV-1 : Récapitulatif des mesures expérimentales réalisées pour l’étude dans des fantômes hétérogènes
IV.2.2.1
Les films radiochromiques
Les films radiochromiques sont des détecteurs passifs très utilisés en RTE qui permettent de fournir une distribution spatiale en deux dimensions de la dose absorbée avec une excellente résolution spatiale. La Figure IV-4 schématise la composition d’un film Gafchromic EBT3. Il est composé de trois couches : une couche active centrale (≈30 µm) et de deux couches de part et d’autre de cette dernière permettant de la protéger (≈125 µm) à base de polyester transparent (ISP). Ils sont à développement direct ce qui enlève les contraintes du développement chimique. Le film EBT3 se colore immédiatement au moment de l’irradiation (cf. Figure IV-5) mais il est recommandé de le stocker à l’abri de la lumière pendant au moins 12h afin que le processus de polymérisation se stabilise. L’intensité de la coloration du film est proportionnelle à la dose absorbée et est exprimée en densité optique (DO). L’Équation IV-1 énonce la formule de la DO, où I0 correspond au flux lumineux
traversant le film et I le flux en sortie du film.
!" = log (!" !)
Équation IV-1 : Loi de Beerlambert, formule de la densité optique DO (sans unité), où I, intensité de la lumière transmise à travers le film et Io, intensité de la lumière incidente mesurée en absence de film.
La gamme de doses acceptable pour les films est assez large de 0,02 à 8 Gy. Les films ont été découpés par souci d’ergonomie car l’influence de la taille du film n’affecte pas sa réponse, ni l’incertitude de la mesure (Martisíková et al., 2008). Leur efficacité a été prouvée par son indépendance en énergie (Cheung et al., 2001). Les mesures de dose absorbée en 2D sont réalisées avec des films Gafchromic© EBT3 dans le plan perpendiculaire à l’axe du faisceau incident à
Chapitre IV : Etudes en milieux hétérogènes : cas mesurables
Figure IV-4 : Film Gafchromic EBT3 vu en coupe
Figure IV-5 : Film Gafchromic© EBT3 vierge à gauche et irradié à droite, taille de champ 8x8 cm2, énergie 6X mode FFF.
Les films EBT3 présentant une variation de réponse inférieure à 5 % au sein d’un même lot et la variation entre différents lots pouvant atteindre 12 % (Reinhardt et al., 2012), l’étalonnage des films de notre étude a donc été réalisé pour chaque lot de film.
Le scanner utilisé pour la lecture des films est Epson 10000XL. Afin d’optimiser la linéarité de réponse et la sensibilité, des sources de lumière rouge avec une longueur d’onde de 630 nm sont utilisées car c’est la longueur d’onde de sensibilité maximale du film (Butson et al., 2005; Zeidan et al., 2006). La réponse des films étant très sensible à l’orientation sur le scanner (Buston et al., 2003), ils ont été scannés sur la même face présentée au faisceau et dans la même orientation. Il a été placé un repère sur chaque film afin de pouvoir s’orienter facilement (lettre R en haut du film).