Dosimétrie in vivo des traitements de radiothérapie conformationnelle avec modulation d'intensité par imageur portal haute énergie au silicium amorphe

par Jérémy Camilleri

Thèse de doctorat en Radio-physique et imagerie médicale

Sous la direction de Xavier Franceries et de Jocelyne Mazurier.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La réalisation de la dosimétrie in vivo (DIV) en radiothérapie externe reste difficilement applicable dans le cadre d'irradiations conformationnelles avec modulation d'intensité (RCMI) où la mesure obtenue à l'aide de détecteurs ponctuels placés en entrée de patient est trop peu représentative de la dose réellement délivrée au volume cible. L'utilisation des imageurs haute énergie au silicium amorphe ("Electronic Portal Imaging Device", EPID) dans ce contexte est une alternative intéressante à condition de disposer en parallèle d'algorithmes permettant de convertir le plus précisément possible le signal de l'EPID en dose absorbée dans le patient. Ce travail de thèse s'inscrit donc dans cette démarche et consiste à développer des méthodes de calculs applicables en clinique permettant d'utiliser l'EPID pour la pratique de la DIV des traitements par RCMI. En premier lieu nous présentons le dispositif d'imagerie utilisé tout au long de ces travaux ainsi que la caractérisation de sa réponse en fonction de plusieurs paramètres d'irradiation. Une méthode permettant de déterminer la dose reçue par le patient en un point situé sur l'axe du faisceau à partir du signal de l'EPID a par la suite fait l'objet d'une étude sur 92 patients traités par RCMI dynamique pour des pathologies pelviennes. Dans un second temps, un algorithme de rétroprojection permettant de reconstruire la dose reçue par le patient en deux dimensions a été développé. Pour cela, le signal de l'EPID obtenu en sortie de patient est d'abord converti en dose absorbée dans l'eau par convolution de l'image avec plusieurs kernels de redistribution. La dose ainsi calculée est ensuite rétroprojetée par l'intermédiaire de facteurs correctifs dépendants de la morphologie du patient et de sa transmission. L'évaluation de la méthode a été réalisée sur 26 faisceaux issus de 6 plans de traitements différents d'abord en condition de prétraitement (i. E. Sans patient placé entre la source et le détecteur), puis sur fantôme homogène et enfin in vivo. L'introduction de fonctions d'atténuation dépendantes de la profondeur de calcul dans notre modèle a finalement permis d'obtenir un algorithme capable de reconstruire la dose dans le patient en trois dimensions.

  • Titre traduit

    EPID-based in vivo dose reconstruction for intensity-modulated radiation therapy treatment


  • Résumé

    In vivo dosimetry (IVD) is still a complex procedure for intensity-modulated radiation therapy (IMRT). The use of conventional point detectors does not give a good representation of the actual dose delivered to the target volume. On the other hand, EPID-based in vivo dosimetry methods appears to be an interesting and efficient option for carrying out such measurements provided that accurate algorithms allowing to convert EPID signal into patient absorbed dose are available. The present work consists in developing clinically applicable calculation methods to perform EPID-based IVD on intensity-modulated fields. As a starting point, the imaging device used throughout this work is described before considering its response with respect to several irradiation parameters. An IVD method enabling the calculation of the on-axis patient point dose from EPID signal was studied and evaluated for 92 pelvic cancer patients treated with IMRT. Then, a 2D back-projection in vivo dose reconstruction algorithm was developed. In this model, the EPID signal was first converted into absorbed dose in water by convolving the EPID image with dose redistribution kernels. The 2D dose distribution was then back-projected applying correction factors calculated from the patient morphology and transmission factor. The validity of the method was checked for 6 treatment plans (26 fields) in pretreatment situation (i. E. Without patient) with homogeneous phantom and finally in vivo. The last part of this work deals with the introduction of mathematical attenuation functions in order to devise a complete in vivo 3D dose reconstruction algorithm.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (254 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 195-210

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0307
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