Mise en contexte

Au cours de ce chapitre, nous avons démontré l’importance de quantifier avec préci- sion les doses administrées lors des traitements de radiothérapie externe. Nous avons aussi mentionné que l’IMRT constitue actuellement la technique la plus avancée pour sculpter précisément les distributions de dose et conformer celles-ci au volume cible lorsque la taille de ce dernier est grande par rapport à la largeur des lames du MLC. Lorsque le volume cible est petit, les techniques de radiothérapie ou radiochirurgie stéréotaxiques sont préférables. Les bénéfices offerts par l’IMRT sont attribuables aux capacités des appareils de traitement et des systèmes de planification de générer des faisceaux de radiation hautement complexes. Cette technique d’irradiation à la pointe du progrès pose cependant des défis importants au plan de la dosimétrie expérimentale et de nouveaux besoins ont émergés.

La capacité de lire en temps réel la dose déposée est devenue un élément important en IMRT. De plus en plus, les faisceaux de radiation sont administrés dynamiquement en modulant simultanément plusieurs paramètres tels que le débit de dose, les positions des lames, la vitesse de rotation du bras, et seuls les dosimètres à temps réel sont capables de vérifier la synchronicité des séquences. Lorsqu’un désaccord survient entre la dose mesurée et celle planifiée, il est plus facile, avec ce type de dosimètre, de déterminer à quel moment au cours du traitement l’erreur survient et d’en déterminer la cause [14]. De plus, ces dosimètres peuvent être utilisés avantageusement lors de la mise en service des appareils de traitement pour ajuster en temps réel les paramètres du faisceau. Le fait de pouvoir accéder instantanément aux résultats des mesures permet aussi des gains importants en terme d’efficacité. L’ensemble de ces éléments explique, en partie, pourquoi les détecteurs matriciels de chambres d’ionisation et de diodes ont gagné en popularité au cours des dernières années.

Idéalement, les doses déposées en IMRT devraient être validées à l’aide de dosimètres tridimensionnels tels que les gels, ou à l’aide de méthodes de reconstruction 3D utilisant des mesures 2D perpendiculaires au faisceau (voir section 1.3.6), puisque les distribu- tions sont optimisées et modulées dans les trois dimensions. Il peut, par exemple, être difficile de déterminer comment les imprécisions observées en 2D se répercutent sur la distribution de dose totale tridimensionnelle. De plus, seuls les dosimètres 3D per- mettent, pour toutes les incidences de faisceau, de mesurer la dose dans des plans interceptant la totalité de la fluence du champ primaire de radiation lorsque le dosi- mètre est placé sur la table de traitement. Or, ceci est une condition nécessaire pour caractériser la précision du positionnement des lames du MLC. Les PSAs permettent d’effectuer des mesures 2D perpendiculaires au faisceau, indépendamment de l’angle du bras, mais les effets des torsions mécaniques sont difficiles à prendre en compte dans les mesures. Par ailleurs, les distributions de dose rencontrées en IMRT sont fonda- mentalement caractérisées par la présence de forts gradients. Les détecteurs matriciels adaptés à l’IMRT devraient donc posséder une haute résolution spatiale, c’est-à-dire être constitués de petits volumes sensibles espacés faiblement les uns par rapport aux autres. Le développement de détecteurs matriciels 3D possédant des faibles espacements inter-détecteurs requiert une condition fondamentale : la fluence des particules, et donc la dose, ne doit pas être perturbée de façon importante par la présence des dosimètres insérés à l’intérieur du fantôme eau-équivalent. Ceci implique, de fait, que les dosimètres utilisés doivent être eau-équivalents, c’est-à-dire être constitués de matériaux ayant des sections efficaces d’interaction et des densités similaires à celles de l’eau ou des tissus humains pour la gamme d’énergie considérée.

Nous avons présenté à la section1.3 un survol des systèmes disponibles actuellement pour mesurer les distributions de dose déposées en radiothérapie externe, et plus parti- culièrement dans le contexte de l’IMRT. Il fut montré que ces systèmes possèdent tous des limitations importantes et qu’il n’existe actuellement aucun dosimètre parfaitement bien adapté pour l’IMRT. Par exemple, les films et les gels ne permettent pas de lire en temps réel les doses déposées, ce qui empêche l’utilisation efficace de ces technologies lors de la mise en service des appareils de traitement. Les matrices de chambres d’io- nisation et de diodes, quant à elles, sont constituées de matériaux non eau-équivalents qui perturbent les distributions de dose. Ceci cause, dans ces systèmes, une dépen- dance angulaire pour les incidences où le faisceau traverse plusieurs dosimètres et il apparait impossible de développer des détecteurs matriciels 3D ayant de faibles espa- cements inter-détecteurs avec ces technologies. Actuellement, l’approche pratiquée par

les physiciens médicaux consiste à utiliser plusieurs types de dosimètre afin de com- penser les limitations de chacun. Cependant, cette approche n’est pas efficace. Il existe donc clairement un besoin pour développer une technologie de détecteurs matriciels eau-équivalents capables de lire en temps réel les doses déposées. Dans ce contexte, l’utilisation des scintillateurs plastiques apparaît être une solution prometteuse à cette problématique. Cette avenue sera étudiée au cours de cette thèse.