La dosimétrie pseudo-3D

La catégorie de pseudo-3D, parfois qualifiée de 3D virtuelle, regroupe principalement les dosi- mètres basés sur la mesure de fluence du faisceau ; la mesure ne peut être considérée comme 3D qu’à l’aide d’un algorithme de calcul servant à inférer la distribution 3D de dose à partir de la mesure de fluence. Ces types de détecteurs peuvent être utilisés pour mesurer la fluence du faisceau pendant le traitement du patient, soit en amont ou en aval de celui-ci. Parmi les dé- tecteurs de ce type, nous retrouvons l’imageur portal de l’accélérateur ainsi que les détecteurs à transmission.

L’imageur portal, communément appelé l’EPID de l’anglais electronic portal imaging device, est un outil d’imagerie MV intégré à la majorité des linacs modernes. L’imageur, identifié sur un linac TrueBeam (Varian Medical Systems, Palo Alto (CA), États-Unis) à la Figure 1.2A, suit la rotation du statif tout en étant aligné perpendiculairement à l’axe du faisceau. L’EPID dans cette figure est un détecteur de radiation indirect : une couche de scintillateur à la surface du détecteur sert à convertir les photons de haute énergie en photons optiques. Une matrice de photodiodes distribuées sur un panneau de silicium amorphe (a-Si) permet de mesurer la quantité de photons optiques incidents au moyen de la charge générée [19].

En clinique, l’EPID sert davantage pour le contrôle de qualité pré-traitement des techniques de radiothérapie dynamiques, ainsi que pour le suivi de la dose intégrale administrée au patient au cours de ses traitements. Ces formes de contrôle de qualité au moyen de l’EPID peuvent être faites de deux façons distinctes, soit par dosimétrie non transit ou par dosimétrie transit. Dans le premier cas, la distribution de dose 3D administrée au patient ou fantôme est calculée à partir d’une mesure de la fluence sans volume atténuant entre la source de radiation et le détecteur [20]. Dans le cas de la dosimétrie dite transit, la dose est reconstruite dans le patient ou le fantôme à partir des images acquises en aval de celui-ci avec l’EPID [20]. Dans ce cas, la mesure de fluence de l’EPID est rétroprojetée dans un modèle anatomique du patient afin d’évaluer la dose intégrale administrée [21]. Comme l’EPID est, à la base, un outil d’imagerie, le désavantage majeur est la non-linéarité de son signal par rapport à la fluence mesurée étant donné ses composants non équivalents à l’eau, rendant l’imageur sur-sensible aux photons de

Figure 1.2 – Systèmes de dosimétrie 3D virtuelle : (A) L’imageur portal (EPID ) de l’accélé- rateur et (B) un détecteur à transmission commercial fixé à la tête du statif [24].

basse énergie [21,22]. La justesse de la mesure est donc diminuée par la nécessité de correc- tions hors-axes et en énergie. Malgré son lot d’inconvénients d’un point de vue dosimétrique, l’avantage net de l’EPID est son accessibilité en clinique, permettant son utilisation rapide et à grande échelle pour le contrôle de qualité de traitements [20]. Mijnheer a récemment offert une description plus approfondie des particularités des différents logiciels commerciaux d’imageur portal quant à leur forme respective de dosimétrie pseudo-3D [23].

Dans la catégorie de pseudo-3D se trouvent également les détecteurs à transmission. Ce type de détecteur est fixé à la tête du statif, directement à la sortie du faisceau. Tel l’imageur portal, ces détecteurs mesurent la fluence du faisceau de façon instantanée, évitant toutefois les effets de radiation diffusée dûs au passage du faisceau dans le patient. Un exemple commercial de détecteur à transmission est le Dolphin (IBA Dosimetry, Schwarzenbruck, Allemagne), présenté à la Figure 1.2B, formé d’une matrice de chambres à ionisation distribuées à une résolution spatiale de 5 mm. Une autre variante de détecteur de fluence est le système IQM (de l’anglais Integral Quality Monitor) plutôt composé d’une chambre à ionisation à grande surface [25]. Toutefois, la mesure offerte par ce système est réduite en dimension dû à son signal 2D à sensibilité spatiale qui est intégré en une valeur 1D. Quelques autres détecteurs à transmission se trouvent dans la littérature, étant similaires dans leur mise en application proposée mais différents dans leur moyen de détection de la fluence [26–29]. Notamment, Goulet et collab. ont proposé un détecteur à base de fibres scintillantes mesurant la fluence à partir de l’atténuation optique du signal lumineux mesuré [30].

Enfin, il est pertinent de faire mention d’une forme de dosimétrie 3D qui, sans intention d’oxymore, est réellement virtuelle. Un exemple commercial est MobiusFX (Varian Medical Systems, Palo Alto (CA), États-Unis) [31]. Avec MobiusFX, aucune mesure physique n’est utilisée. Plutôt, le système utilise les fichiers du serveur de l’accélérateur linéaire enregistrés automatiquement pendant les traitements, c’est-à-dire les fichiers logs ; à partir de ces fichiers,

la fluence administrée est déterminée, puis une distribution de dose 3D est subséquemment obtenue via un algorithme de calcul de dose indépendant. Le but d’un tel système est qu’une vérification se fasse complètement en arrière-plan de la clinique, et ce, sans intervention phy- sique. Plus précisément, des erreurs spécifiques au plan de traitement dues, par exemple, à une erreur de transfert du traitement entre le TPS et le système de traitement peuvent être détec- tées [32,33]. Malgré son efficacité d’implémentation et sa facilité d’utilisation, l’importance de contrôle de qualité à base de mesures directes persiste étant donné la possibilité d’erreurs au niveau du logiciel utilisé, des fichiers du serveur du linac ainsi que du degré d’approximation dans la modélisation des processus complexes faisant partie intégrale de l’administration du traitement [34]. Conséquemment, cette forme virtuelle de dosimétrie offre un potentiel comme système de vérification secondaire, mais ne remplace pas le besoin d’une vérification rigoureuse en clinique de la dose administrée par le linac.