La détermination de l’indice de qualité des différents faisceaux suivants fait l’objet des prochains TP. Le protocole que j’ai utilisé est l’IAEA 277, car par habitude l’étalonnage des chambres a été fait au kerma dans l’air. Dans la dernière partie nous essaierons d’exploiter les résultats donnés par le protocole 398.
II.4.a. Cas d’un faisceau X de Haute énergie
Avant de commencer, il est important de vérifier l’état de la chaîne de mesures.
➩ Contrôles d’avant m esure
Ce genre de test entre dans la catégorie des contrôles préalables. Il faut tout d’abord s’assurer du fonctionnement de l’appareillage (anisotropie, effet de manche et courant de fuite), puis de la répétabilité, de la reproductibilité, de la linéarité et, enfin, de la constance de la réponse (fait avec du 90
Sr
).L’expérience démontre qu’il n’y a pas d’effet d’anisotropie susceptible de modifier l’interprétation dosimétrique. En effet, le plan d’ondes du faisceau doit impérativement être parallèle à l’axe de symétrie (longitudinal) de la cathode. Sur le modèle de cuve dont je me suis servi, la position de la chambre est prédéfinie, il n’y aura pas de correction à apporter à la mesure. Aucune rotation autour de l’axe mentionné précédemment n’entraîne de modification d’affichage supérieure à l’incertitude de répétabilité de l’appareil. Le courant de fuite et l’effet de manche mesuré, ne sont pas significatifs. En effet, dans ces conditions de mesure, on observe des courants de l’ordre de quelques Pico-Coulomb, autrement dit un écart d’échelle de plus 5 décades avec la collecte due aux radiations du faisceau dans la chambre. En ce qui concerne les tests de répétabilité et de reproductibilité, les résultats semblent
Théoriquement, on peut prévoir un débit de dose, à ce jour (15/12/02) de : ressort l’excellente qualité des chambres utilisées lors de ce TP.
➩ Déterm ination de la dose de référence
Une caractéristique primordiale de cette étude est la connaissance de l’indice qualité du faisceau que l’on va étudier (X18). Ce type de calcul sera effectué en détail lors du TP3, c’est pourquoi je vais juste en donner la valeur : I=0.7716.
La démarche étant celle décrite lors de l’énoncé du protocole n°277, il nous faut tout d’abord déterminer le coefficient d’étalonnage en terme de dose dans l’eau :
[ ] [ ] [ ] [ ]
Comme nous nous trouvons à 10cm de profondeur, nous n’avons que 77,5% de la dose maximum, on peut donc déduire dans une première approximation, un maximum de dose de 1,187cGy/UM en dsp90 et champ 9x9, soit 0,964cGy/UM en dsp 100 et champ 10x10 à 10cm de profondeur. Dans le prochain paragraphe, nous essayerons d’affiner cette valeur, pour nous rapprocher de la dose implémentée dans le TPS (1cGy/UM en dsp 100, champs 10x10 et au max).
➩ Relation avec les TOP quotidiens
Au CRLCC Val d’Aurelle, la mesure du TOP quotidien s’effectue dans du plastique équivalent tissu à la profondeur du maximum (3,1cm). Nous allons étudier ce à quoi correspondent les 0,9205cGy/UM à 10cm de profondeur dans l’eau, lors de la transposition aux conditions journalières. Le mode est la dsp (100cm), le champ 10x10 et la profondeur, celle du max.
Figure 4 : passage des conditions de référence aux conditions de mesure des TOP
On obtient donc : formule inscrite plus haut et en effectuant une mesure, soit :
caluculée
Les deux mesures semblent correspondre. Examinons maintenant si la mesure établie est conforme à la valeur rentrée dans le TPS. Dans les conditions de TOP, on mesure, et, si cela est nécessaire, de régler les valeurs des Unités Moniteurs.
BILAN : la dose calculée dans les conditions de référence coïncide avec ce qui a été établi lors de la recette de l’appareil. Les valeurs définies dans le logiciel de calcul de temps de traitement, élaboré par le centre lui-même (CALVAR), sont pour le X18 du Sat20 de 0,943 cGy/UM à 10 cm de profondeur,
la valeur initiale. Il se peut que les nombreux facteurs qui entrent en jeu lors du calcul diffèrent de ceux utilisés initialement. De plus, l’ancien protocole conseillait un déplacement radial de 0,75.r alors que maintenant il n’est que de 0,6.r. Pour toutes ces raisons, et parce que l’écart est inférieur à 3%, on peut dire que le faisceau n’a pas énormément bougé. Pour ce qui est des conditions expérimentales du TOP, à l’origine la valeur de référence était de 1 cGy/UM dans l’eau, maintenant le calcul nous donne 0,985 cGy/UM (1,5 % d’écart) et la mesure 0,992 cGy/UM (0,8% d’écart), il est compréhensible que le calcul ne corresponde pas à la valeur de référence, car il y a beaucoup d’incertitude sur les différents facteurs qui interviennent.
II.4.b. Cas d’un faisceau de γ γ γ γ du cobalt
Dans le cas présent, le dosimètre est identique à celui utilisé lors de la précédente manipulation.
➩ Contrôles d’avant m esure
La vérification d’avant mesure est strictement la même (Cf ANNEXE XI.2).
Pour effectuer ces mesures, nous avons choisi de nous servir de la mini-cuve PTW, car l’appareil de traitement est très utilisé et la manipulation de la grosse cuve l’aurait immobilisé trop longtemps.
➩ Déterm ination du débit de dose dans les conditions de référence
Cette fois la profondeur de référence doit être de 5cm dans l’eau, c’est la seule différence avec le faisceau des X HE (DSC100, 10x10), on a :
[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]
D K att m
N = N . (1-g). . k . k = 0.284Gy/nC . 0.997 . 0.973 = 0.275
avec pour deux minutes d’irradiation :
[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]
corrigée brute TP h pol pf s
M = M . P . k . k . k . P = 10.035nC . 0.998 . 1 . 1 . 1 . 1 = 10,014nC : :
d’où :
➩ Com paraison avec le certificat de source officiel
L’étalonnage de la source, a été effectué lors de sa mise en service au sein du centre. Le laboratoire officiel donne un débit de kerma à l’air dans l’air dans les conditions de référence (DSC100 ; 10x10) égale à 162,5cGy/min le 30/06/02, donc à ce jour (20/12/02), le débit de dose devrait théoriquement être :
12
ln(2)
-T .∆t - 0,693.5,66
5,24.12
D =(1-g).162,5.e&air =0,997.162,5.e =152,215cGy/Min.
Dans le cas que l’on a mesuré lors du précédent paragraphe, la mesure s’est une comparaison plus précise sera envisagée, l’étalonnage étant effectué dans
l’air, il est plus logique de réaliser une mesure de contrôle dans l’air. Cette manœuvre permet de s’affranchir de nombreux coefficients dotés d’incertitude.
BILAN : on vient de contrôler le faisceau de Cobalt du centre. Il s’avère qu’aucune vérification ne semble indiquer un quelconque défaut dans la chaîne de télécobalthérapie. On peut même supposer que les conditions d’ouverture collimateur appliquées lors de l’étalonnage (cylindrique 8cm) sont sensiblement équivalentes à celles de référence (10x10). Le facteur de FOC(8x8) est donc sensiblement égal à 1.
II.4.c. Cas d’un faisceau X de basse énergie
➩ Contrôles d’avant m esure
Comme ce sont les mêmes contrôles que ceux déjà effectués, le détail des calculs et des résultats se trouve en ANNEXE XI.2.
➩ Déterm ination de la dose de référence
On a vu comment déterminer la dose de référence en fonction d’une mesure de données des chambres cylindriques. Pour une irradiation équivalente, la dose doit être la même, quelle que soit la chambre choisie. Si X et Y représentent deux sortes
réf réf réf réf réf
réf réf
plate réf cav wall cel réf cav wall
d d plate plate plate plate d plate plate plate
cav wall cel cav wall
Tableau 5 : cheminement qui permet de déterminer le débit de dose à la surface suivant les différentes qualités de X BE et avec une chambre MARKUS et un dosimètre UNIDOS
Il serait maintenant intéressant de comparer ces valeurs mesurées et calculées à l’aide d’une chambre plate PTW à celles que l’on obtient avec une chambre fabriquée pour les basses énergies. On va prendre la chambre utilisée depuis de nombreuses employée plus haut jusqu’à aboutir à la valeur de Nk pour ce couple dosimétrique. On obtient Nd=102.6cGy/nC, et Nk=104.3cGy/nC, Regardons les nouveaux débits de dose mesurés avec ce dosimètre suivant les différentes énergies du RT100.
Tension en kV 100 70 55 45
B 1.22 1.20 1.116 1.067
Tableau 6 : cheminement qui permet de déterminer le débit de dose à la surface suivant les différentes qualités de X BE et avec une chambre IONEX et un dosimètre UNIDOS
➩ Com paraison avec les résultats obtenus par m es prédécesseurs
Nous allons comparer les résultats obtenus lors de ce TP avec ceux qui ont été obtenus les trois dernières années par les anciens étudiants du DQPRM.
2003 Ecart type en % par
Tableau 7 : historique et variation des débits de dose en cGy/Min
Rem arque : on constate que les résultats que l’on obtient avec une chambre de spécification basse énergie sont nettement plus cohérents que lorsque l’on utilise une chambre plate normale.
BILAN : le but de ce TP était essentiellement de nous familiariser avec un ancien appareil de traitement de RTE. Il permet la manipulation d’une chambre plate et d’un tube à rayon X. Les résultats obtenus n’ont pas grande importance, car ce type d’appareil n’est plus utilisé actuellement dans le centre. Toutefois on peut remarquer qu’il y a de petits écarts avec les anciens résultats lorsque l’on fait une étude dosimétrique relative. Notons également que le coefficient d’étalonnage de la chambre plate n’a pas évolué significativement au cours du temps. En 1995, les conditions de mesures étaient totalement différentes, il avait été obtenu en référence à une chambre souple, dans l’eau et aux photons.
II.4.d. Cas d’un faisceau d’électron
➩ Contrôles d’avant m esure
Les différents tests à effectuer sont encore les mêmes que ceux déjà réalisés lors des précédents paragraphes. Il en ressort la parfaite qualité de l’appareillage de mesure dosimétrique. De plus nous utiliserons la même chambre cylindrique que celle déjà utilisée pour le Cobalt et les X HE, les différentes remarques déjà faites sont donc toujours applicables.
➩ Déterm ination de la dose de référence
Avant de commencer, le protocole 277 conseille de déduire la profondeur du maximum (à l’aide d’un rendement en profondeur de EB9MeV). Cette étape sera détaillée lors du TP3, le résultat obtenu est E 7.75MeV et E= P =8.26MeV (on aurait aussi pu utiliser une chambre plate).
Là encore, il est nécessaire d’établir la valeur du facteur d’étalonnage du système dosimétrique utilisé lors de cette manipulation :
[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]
D K att m
N = N . (1-g). . k . k = 0.284 . 0.997 . 0.991 . 0.98 = 0.274Gy/nC
Il faut aussi déterminer la correction de la lecture à appliquer pour pouvoir interpréter la dose. Pour cela on effectue une mesure dans les conditions de référence détaillées en début de chapitre. Pour 200UM et un débit de 200UM/min, on a :
[ ] [ ] [ ]
à la profondeur du maximum pour déterminer le facteur Pu.D’où : très éloigné de celle-ci, (~1.9%), on est donc dans la norme des 3%.
Rem arque : ce calcul a été fait avec un débit de 200UM/min. Mais on
➩ Com paraison avec la m esure des TOP quotidiens
Tout comme pour les photons de haute énergie, la démarche consiste à comparer la dose cédée dans les conditions de référence à la dose cédée dans les conditions des TOP. Ici, il s’avère que ces deux protocoles sont équivalents, étant donné que la profondeur de référence se situe au maximum de dose déposée. Donc la mesure dans les conditions de TOP nous donnera 1,013cGy/UM si celle-ci s’effectue dans l’eau.
Dans le cas où on effectuerait la mesure dans autre chose que de l’eau (ce qui est fait en routine), le cheminement calculatoire sera établi lors du TP6.
BILAN : comme on vient de le remarquer lors de l’étude du faisceau
II.4.e. Familiarisation avec le TRS 398 (Cf Annexe XI.6)
La source qui a servi lors des précédents calculs a aussi été étalonnée
avec ou sans déplacement radial. On peut donc se servir de la même mesure effectuée lors du TRS 277 et regarder ce qu’elle devient pour l’établissement de la dose dans les conditions de référence. On a donc :
eau,Q Q eau,Q
D =M .N =6,158.0,301
=1,855Gy/200UM=0,9275cGy/UM
&
Précédemment, la valeur que l’on avait trouvée lors de l’utilisation du protocole 277 était
D &
eau,Q=0.9205cGy/UM
. Même si l’écart est faible (0,75 %), il est intéressant de déterminer celui qui est le plus proche de la réalité. Au vu de tous les paramètres qui interviennent lors du TRS 277, il semble logique de considérer que ce dernier est moins fiable. Cette remarque concorde avec les écrits de l’IAEA, qui soumet l’idée que l’incertitude passe de 2,2 à 0,9 % sitôt que l’on utilise le protocole 398 (le nombre d’étape en est réduit).III. CONTROLE QUALITE EN RADIOTHERAPIE : ASPECT DOSIMETRIQUE (TP3)
Les deux TP précédents traitent du cadre général du contrôle de Qualité de l’accélérateur afin de juger de la conformité de la machine et de s’assurer que celle-ci ne s’altère pas au cours du temps. Il reste une ultime étape pour finir cette étude, il s’agit de contrôler l’aspect dosimétrique du faisceau de photons ou d’électron.
III.1. F
INALITE DUTP
Comme lors du premier TP, le support utilisé est le cahier n°29 de la SFPH (décembre 1986), qui porte sur les contrôles à effectuer concernant les sécurités, les caractéristiques mécaniques et géométriques des faisceaux. Les deux premiers points ont déjà été traités, il nous reste donc à nous intéresser aux faisceaux. Pour cela il faut étudier : l’étalonnage de la dose sur l’axe dans les conditions de référence (Cf TP2), l’étalonnage de la dose dans les conditions de traitement en fonction des différents paramètres agissant sur le faisceau (Cf TP5), la correspondance simulation-irradiation, la linéarité du moniteur, l’homogénéité, la symétrie et l’énergie du faisceau (par le biais de l’indice qualité), et la transmission des filtres en coin.
III.2. M
ATERIELS UTILISESLors de cette étude il va falloir établir des rendements en profondeur et des rapports tissus maximum. Pour ces raisons, nous utiliserons deux chambres d’ionisation cylindriques souples PTW (M233642 n°104 etM31002), volume de mesure de 0.125cm3 , une Cuve à eau PTW munie de son réservoir, un électromètre TANDEM et UNIDOS, PTWMP3, un flotteur permettant de régler le niveau d’eau lors de la mesure de la RTM ainsi que le logiciel Méphisto. Il faudra aussi, lors de l’étude portant sur la simulation lumineuse, se servir de films radiographiques X-OmatV ainsi que d’un numériseur de densité optique MacBeth TD932 pour l’étude de la
pénombre. Pour les tests d’homogénéité et de symétrie nous nous servirons de la barrette LA48 PTW. Toutes les mesures se feront sur le Sat20.
III.3. E
TUDE EXPERIMENTALECette expérimentation rentre dans le cadre du Contrôle Qualité de l’appareil (NACP 1980 et cahier SFPH n°29). Toutes les vérifications qui vont suivre sont généralement réalisées avec une périodicité mensuelle, seule la vérification de la linéarité du moniteur est semestrielle.
III.3.a. Vérification des caractéristiques du faisceau en régime photons et électrons
α) détermination de la distance source croisillon
Le constructeur nous renseigne sur cette distance, elle doit être de 50 cm. Lors
Procédure : il faut tracer la courbe ci-dessus et déterminer d2 afin de la comparer avec la valeur du constructeur. Le champ doit être le plus étroit possible pour ne pas être perturbé par le diffusé (5x5). Il faut considérer que l’atténuation dans l’air est négligeable.
Les mesures seront faites avec une chambre adéquate pour la dosimétrie relative et enrobée d’un capuchon d’équilibre électronique. On obtient :
Figure 5 : vérification des données constructeur quant à la distance source croisillon
Grâce à cette étude on peut voir qu’à 1cm près, les données fournies par le constructeur sont bonnes. En effet, la distance source-croisillon mesurée est de 50.8cm
Vu le dispositif expérimental, on peut considérer pour la suite des TP que celle-ci est de 50 1cm± .
β ) correspondance entre le faisceau lumineux et le faisceau de rayonnement
Afin de pouvoir se servir du faisceau lumineux il est nécessaire de vérifier sa superposition parfaite avec le faisceau réel.
Procédure : pour vérifier cela on va utiliser un film radiologique que l’on va irradier perpendiculairement au faisceau dans les conditions d’équilibre électronique (dans la zone du référence de dose).
A l’aide d’une aiguille on va pointer les bords du faisceau lumineux sur le film.
On le met ensuite sous des plaques de polystyrène afin d’être dans les conditions d’équilibre électronique. Par exemple, pour X18 on se place à DSF(film)100 à la profondeur de 10 cm. Puis on soumet le film à une dose qui permettra d’obtenir une densité optique de 1 ou 2 (zone de linéarité du film), correspondant à 100 ou 300 UM.
On fait cela pour toutes les tailles de champ, toutes les énergies et toutes les orientations de bras (par économie, nous ne ferons pas toutes les mesures). On développe les films, puis on analyse à l’œil nu, ou avec un logiciel, la correspondance entre la simulation et le champ irradié. On admet une tolérance de 2 mm entre l’isodose 50 % et les marques.
La numérisation des films (VIDAR) et l’utilisation de soft (RIT 113) peut permettre de quantifier les résultats. L’interprétation visuelle nous révèle cependant une bonne concordance entre la simulation et le faisceau souhaité.
γ) homogénéité et symétrie des champs d’irradiation
C’est un test très important pour la qualité de la thérapie. Pour plus de rigueur, il faudrait utiliser des profils obtenus dans les conditions de référence. Ce qui suggère de faire les mesures dans la cuve à eau. Cette disposition est irréalisable car le temps de mesure est trop important, surtout pour les faisceaux d’électrons qui sont reliés au trigger car ils sont obtenus par balayage. Une alternative peut alors être envisagée : utiliser la barrette PTW pour la plupart des qualités de faisceaux.
Procédure : ce test peut être simplifié si l’on utilise la barrette PTW dans l’air7. En effet, grâce à elle on a un préréglage de la DSC, et un traitement de données qui nécessite seulement une acquisition : le logiciel Mephisto qui calcule
automatiquement l’homogénéité et la symétrie. L’étude va porter sur différentes tailles de champs, et différentes inclinaisons du bras. On calcule alors :
[ ]
max min
I +I I(x)
H= ±3% et S= 0.97;1.03
2 I(-x)
∈
Nous allons premièrement montrer ce que l’on obtient avec la cuve, sachant que les mesures qui ont suivi ont été réalisées avec la barrette.
Figure 6 : profil de dose obtenu avec un faisceau de X18,à DSC100 et en champ 10x10 à 10 cm de profondeur dans l’eau
Pour les photons, l’homogénéité et la symétrie que l’on a obtenue sont très satisfaisants. Il n’en est pas de même pour les électrons qui présentent quelques petits problèmes. Un simple réglage peut permettre de corriger l’asymétrie et le manque d’équilibre du signal.
δ) pénombre des champs d'irradiation
La pénombre peut perturber la dose que l’on va délivrer sur un accélérateur ; contrairement au Co, elle est due au manque d’équilibre électronique latéral, ainsi qu’à la dimension du parcours des électrons secondaires en bord de champ. Cette étude va se faire grâce aux courbes obtenues lors de l’étude d’homogénéité. Là
encore le logiciel va faire le calcul automatiquement. Il faut déterminer P=X8 0 %-X2 0 %
et le comparer aux valeurs qui sont rentrées dans le TPS. A priori il ne semble pas qu’il y ait d’écarts significatifs entre ce que l’on doit avoir et les données acquises.
ε) contrôle de l’énergie
La spécification d’un faisceau se fait à l’aide de l’énergie nominale du faisceau, et de son énergie moyenne. Cette dernière est implémentée dans l’indice de qualité du faisceau, (CDA ou TPR ). Ici nous nous intéresserons aux accélérateurs ainsi 1020 qu’aux générateurs de rayons X basse énergie.
Procédure : accélérateur. Nous allons commencer par tracer le RTM du faisceau choisi (DSC constante=100) à l’aide de la cuve à eau.
Ensuite il faut déterminer I=J2 0/J1 0 et s’assurer qu’il n’a pas varié de plus de 1% par rapport à la recette de l’appareil.
tube à RX. Nous effectuerons cette fois une mesure de Couche de Demi-Atténuation, CDA=R5 0 %-R1 0 0 %. Là encore il faut vérifier que l’écart à la recette est inférieur à 1%.
Ce système de mesure est très long à mettre en œuvre. La sonde est reliée à un flotteur qui va permettre de quantifier le travail que la pompe du réservoir va devoir effectuer. Nous allons commencer par tracer la courbe de RTM des photons HE (X18). Pour une DSC de 100cm, voilà le résultat obtenu :
Figure 7 : RTM en X18, pour la détermination de l’indice qualité du faisceau