Validation physique par Monte Carlo de la modulation d'intensité sur l'accélérateur Primus et le système de plan de traitement Helax TMS : application aux tumeurs cancéreuses ORL

Monte Carlo validation of the intensity modulated radiation therapy on the accelerator Primus and the treatment planning system Helax TMS : application on head and neck cancers

• Auteur / Autrice : Benjamin Serrano
• Direction : Ahmed-Sabet Hachem
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Accélérateurs linéaires

Monte-Carlo, Méthode de

Radiothérapie conformationnelle

Mots clés libres

Profil de dose

Rendement en profondeur

Résumé

La radiothérapie de conformation avec modulation d'intensité est une technique qui consiste à moduler la fluence de chacun des faisceaux d'irradiation. Elle donne une meilleure distribution spatiale de la dose dans le patient et limite l'irradiation des tissus sains. Cette technique est appliquée au Centre Antoine Lacassagne sur un accélérateur linéaire Primus. Cependant, lors des contrôles sur fantôme de la répartition dosimétrique dans des régions présentant des hétérogénéités des écarts entre calculs et mesures persistent. Ce travail consiste à expliquer d'où proviennent ces écarts. Pour cela nous avons introduit la simulation Monte Carlo. Elle permet d'affiner la connaissance du dépôt de dose dans des zones où la mesure physique est difficile. La première partie a permis de réaliser la modélisation de l'accélérateur avec le code MCNPX. Des courbes de rendement en profondeur et des profils de dose pour différents champs et deux énergies ont été établis par simulation. La comparaison entre les résultats simulés et expérimentaux a montré la nécessité d'un ajustement sur l'énergie moyenne des électrons et sur le diamètre du faisceau. La deuxième partie a permis d'établir, à partir d'une étude sur fantôme hétérogène, que les écarts rencontrés lors de la mise en place de la RCMI sont dus à la mauvaise détermination des densités du fantôme par le TPS. Cette dernière étude montre aussi l'intérêt de l'algorithme de calcul de dose "collapsed cone" et la non adéquation du film radiographique en milieu hétérogène. Ces travaux de recherches ont permis d'obtenir une modélisation complète de l'accélérateur et des applications cliniques feront office d'études complémentaires.

The intensity modulated radiation therapy is a technique consisting on the modulation of the irradiation fluence beam. It involves an optimized dose distribution in the patient and minimizes safe tissue irradiation. At the Center Antoine Lacassagne, this technique had been implemented once the acquisition of a multileaf accelerator Primus has been made. Meanwhile, the dose distribution in a heterogeneous phantom, typically of head and neck regions, presents some discrepancies between the calculated and the measured dose. This work aims to explain these discrepancies. In the first part a Monte Carlo simulation of the photon beam for the two nominal potential energies of 6 and 25 MV delivered by the linear electron accelerator have been realized. These investigations were performed with the Monte Carlo radiation transport computer code MCNPX. Some adjustments on the primary electron beam energy and the spot size of the source, given by the manufacturer, have been applied to optimize the adjustment between the ionization chamber and the Monte Carlo simulation on the depth-dose and the dose profile distributions. The second part of this work permits us to check the calculation data given by the treatment planning system in a heterogeneous phantom. The result shows a bad approximation of the material density by the TPS and explains the discrepancies encountered during the implementation of IMRT. We also show the utility of the "collapsed cone" dose calculation algorithm and the non-appropriateness of radiological film in heterogeneous medium. At least the complete accelerator modelling has been achieved and its development for clinical applications will be investigated.