Chapitre 6 : Réponse dosimétrique du DosiMap
C. Etude d’un faisceau homogène
1. Filtrage soustractif
1.1. Quantité de lumière mesurée
La distribution lumineuse, mesurée par la caméra avec le filtre rouge, ainsi que la modulation (correspondant à la différence entre le bas et le haut du signal sinusoïdal) qui en est déduite, sont représentées Figure VI.19 pour une coupe horizontale sur l’axe du faisceau. Il peut être noté que, dans cette configuration d’irradiation, la quantité de rayonnement Čerenkov, correspondant au bas de la modulation est du même ordre de grandeur que la quantité de scintillation, donnée par la modulation.
Figure VI.19 : Rendement lumineux sur l’axe du faisceau. Le signal mesuré est représenté en orange et la modulation, correspondant à la scintillation, en rouge.
1.2. Distribution de dose
La distribution de dose déposée dans le scintillateur, représentée Figure VI.20, est obtenue en divisant la distribution de scintillation par l’image de calibration mesurée au paragraphe B.1 (Eq. VI.3).
Cette distribution de dose va être comparée, dans un premier temps, aux distributions de dose mesurées par le film dosimétrique et par la chambre d’ionisation, uniquement sur l’axe du faisceau et sur le profil à 2.5 cm de profondeur. Elle sera ensuite comparée dans son ensemble au film dosimétrique grâce à un critère de comparaison quantitatif nommé index γ.
a. Rendement en profondeur et profil du faisceau
Ces distributions, ainsi que celles mesurées par le film dosimétrique sont représentées Figure VI.21 et Figure VI.22.
Figure VI.20 : Distribution de dose mesurée par le DosiMap en filtrage soustractif, pour un faisceau de photons de 15 MV, en champ 10 cm × 10 cm. Cette distribution a, dans un premier temps été analysée sur l’axe du faisceau et sur une coupe située à 2.5 cm de profondeur.
Il apparaît que les rendements en profondeur ainsi que les profils mesurés par les trois détecteurs sont très proches les uns des autres, la seule différence notable étant un bruit visiblement plus élevé pour le DosiMap.
Les écarts relatifs locaux entre le DosiMap et le film, ainsi que ceux entre le DosiMap et la chambre d’ionisation, pour le rendement en profondeur, ont alors été représentés Figure VI.23.
Ces écarts relatifs sont relativement faibles puisque, excepté pour les très faibles profondeurs, ils restent compris entre -2 % et +2 % pour la chambre d’ionisation, et entre -4 % et +4 % pour le film dosimétrique. Ils présentent respectivement un écart type de 1.62 % et 1.85 % pour chacun des deux détecteurs. Il peut être noté que ces écarts, normalisés à la dose maximale (ici 2 Gy), sont extrêmement petits pour les faibles doses.
Figure VI.22 : Profil du faisceau mesuré à 2.5 cm de profondeur par le DosiMap (noté soustractif), le film dosimétrique et la chambre d’ionisation (noté CI).
Figure VI.21 : Rendements en profondeur mesurés par le DosiMap (noté soustractif), le film
dosimétrique et la chambre d’ionisation (noté CI) sur l’axe faisceau.
Figure VI.23 : Ecarts relatifs entre le DosiMap et le film dosimétrique (Film), et entre le DosiMap et la chambre d’ionisation (CI).
Ces différences relatives entre le DosiMap et les deux autres détecteurs ont deux origines essentielles. En dessous de 2.5 cm, ils sont manifestement liés à un léger décalage spatial entre les différentes distributions qui, dans les zones de fort gradient, se manifeste par des écarts de dose relatifs très importants.
Au-delà des premiers cm, les écarts relatifs ont une valeur moyenne nulle, démontrant que la distribution de dose est correctement mesurée par la méthode de déconvolution soustractive.
Les écarts relatifs sont essentiellement dus au bruit introduit par la démodulation du damier.
Ces résultats sont donc très satisfaisants.
b. Comparaison avec le film dosimétrique par index
γγγγ
Comme cela a pu être noté pour le rendement en profondeur, un décalage spatial, même minime, entre deux distributions de dose entraîne, dans les zones de fort gradient (comme la zone de buildup ou les profils de faisceau), des écarts de dose très importants. Afin de pallier ce problème, notamment en RCMI où les gradients de dose sont particulièrement fréquents, un critère de comparaison prenant en compte les décalages spatiaux entre deux distributions de dose a été introduit dès 1998, l’index γ [Low98]. Ce critère permet de traduire l’accord entre deux distributions à la fois en accord de distance et en accord de dose.
Deux critères d’accord sont donc nécessaires à cette comparaison : un critère sur la différence entre les doses D∆ , et un critère de distance d∆ . Leurs valeurs sont relativement discutées [Tho05], mais sont généralement fixées à 3 % et 3 mm pour la RCMI [Buc04]. Ce sont ces valeurs qui seront utilisées au cours cette étude.
Formellement, la comparaison entre une distribution de dose expérimentale Dm et une distribution de dose de référence Dc consiste donc à rechercher, pour chaque point de mesure rm, d’un point rc de la distribution de référence, situé à moins de ∆d, et pour lequel
où δd
(
rm,rc)
= Dm( )
rm −Dc( )
rc est la différence entre la dose mesurée en rm et la dose calculée en rc, et où δr(
rm,rc)
= rm −rc est la distance entre le point de mesure et le point de calcul.La concordance entre distribution expérimentale et distribution de référence est alors validée, pour tous les pixels présentant une valeur de γ inférieure à 1.
De plus, il est recommandé qu’au moins 67 % des pixels situés dans une zone d’intérêt dosimétrique (c'est-à-dire dans laquelle la dose est au moins égale à 50 % de la dose maximale) aient une valeur de γ inférieure à 1 [Tho05].
La distribution spatiale des valeurs prises par la fonction γ entre le DosiMap et le film, pour les doses relatives supérieures à 50 %, est représentée Figure VI.24. Cette distribution montre que les distributions de dose mesurées avec le DosiMap et le film dosimétrique concordent relativement bien. En effet, les valeurs de γ supérieures à 1 correspondent essentiellement aux doses les plus faibles et sont donc imputables au bruit engendré par la démodulation du damier.
La distribution des valeurs prises par l’index γ, quant à elle, est représentée Figure VI.25. Elle présente une valeur moyenne de 0.56 et montre qu’environ 84 % des pixels satisfont ce critère, ce qui est bien au delà des 67 % recommandés.
Figure VI.25 : Distribution des valeurs prises par l’index γ pour les doses supérieures à 50 % de la dose maximale.
Figure VI.24 : Cartographie de l’index γ pour des critères d’accord de 3 % et 3 mm entre la distribution de dose mesurée par le DosiMap et celle mesurée par le film dosimétrique. Toutes les valeurs supérieures à 1 sont représentées en
La concordance entre la distribution de dose mesurée par le DosiMap et celles mesurées par le film dosimétrique et la chambre d’ionisation est donc très satisfaisante et permet de conclure positivement sur la déconvolution soustractive du rayonnement Čerenkov. En effet, aucun biais n’a été observé dans cette configuration d’irradiation et seule une valeur efficace de bruit de 1.85 %, essentiellement due à au calcul de la modulation du signal, entraîne des écarts relatifs supérieurs à 3 % pour les doses les plus faibles.