Utilisation d'un système d'imagerie portale électronique avec détecteur au silicium amorphe pour vérifier la dose reçue par les patients en radiothérapie

par Lucie Berger

Thèse de doctorat en Physique radiologique et médicale

Sous la direction de Jean-Claude Rosenwald.

Soutenue en 2006

à Toulouse 3 .

mots clés

• Système d'imagerie portale électronique au silicium amorphe
• Imagerie de contrôle
• Contrôle qualité en RCMI
• Dosimétrie in vivo
• Amorphous silicon electronic portal imaging device
• IMRT quality control
• In vivo dosimetry
• Silicium -- Thèses et écrits académiques
• Capteurs (technologie) -- Thèses et écrits académiques
• Dosimétrie -- Thèses et écrits académiques
• Rayonnements -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Le système d'imagerie portale électronique (Electronic Portal Imaging Device ou EPID) au silicium amorphe (aSi) est maintenant couramment utilisé pour vérifier radiologiquement que la position du patient lors des séances de traitement par rapport aux faisceaux est conforme à ce qui est attendu. Il permet potentiellement de mesurer la dose à la sortie du patient et d'en faire un système permettant une véritable dosimétrie « in vivo ». Toutefois cette utilisation n'est pas encore courante et de nombreux problèmes restent à résoudre pour pouvoir l'utiliser dans ce but. Nous nous sommes donc attachés dans ce travail, à analyser les propriétés dosimétriques des EPID installés à l'Institut Curie et à développer les solutions permettant de les utiliser pour la vérification des doses délivrées aux patients. Premièrement, nous avons optimisé les paramètres du système d'acquisition d'images portales pour l'imagerie de contrôle. Puis, un programme d'assurance qualité des EPID a été mis en place au sein du service de radiothérapie afin de garantir le suivi de la qualité des images de contrôle au cours du temps. La spécificité de l'utilisation dosimétrique des EPID nous a conduit a réalisé une étude complémentaire sur l'utilisation et le suivi dosimétrique des images portales intégrant la dose. L'EPID au aSi s'est également avéré être un outil indispensable à la vérification des plans de traitement en radiothérapie conformationelle avec modulation d'intensité (RCMI). Une nouvelle méthodologie de contrôle par dosimétrie portale a été mise en place afin de réduire le temps des contrôles et pouvoir ainsi réaliser un plus grand nombre de mises en traitement. Nous avons donc évalué et validé la nouvelle méthode au sein du service pour les traitements de prostate. Les contrôles qualité en RCMI pour les traitements de prostate bénéficient aujourd'hui de cette nouvelle méthode et tous les films de contrôles ont été remplacés par l'EPID au aSi. L'étude se poursuit pour les autres localisations traitées par modulation d'intensité. Finalement, nous avons étudié l'utilisation de l'EPID pour la dosimétrie in vivo. Un nouveau formalisme permettant de déterminer la dose délivrée à la tumeur pendant le traitement à partir de la dose mesurée avec l'EPID au aSi par transmission à travers le patient a été développé. La problématique de la mesure de dose absolue avec l'EPID a été exposée et des solutions pour la mesure de dose in vivo dans le cas de traitements de cancer de la prostate par radiothérapie conformationnelle 3D ont été appliquées.

Titre traduit

Dose patient verification during treatment using an amorphous silicon electronic portal imaging device in radiotherapy

Résumé

Today, amorphous silicon electronic portal imaging devices (aSi EPID) are currently used to check the accuracy of patient positioning. However, they are not use for dose reconstruction yet and more investigations are required to allow the use of an aSi EPID for routine dosimetric verification. The aim of this work is first to study the dosimetric characteristics of the EPID available at the Institut Curie and then, to check patient dose during treatment using these EPID. First, performance optimization of the Varian aS500 EPID system is studied. Then, a quality assurance system is set up in order to certify the image quality on a daily basis. An additional study on the dosimetric performance of the aS500 EPID is monitored to assess operational stability for dosimetry applications. Electronic portal imaging device is also a useful tool to improve IMRT quality control. The validation and the quality assurance of a portal dose image prediction system for IMRT pre-treatment quality control are performed. All dynamic IMRT fields are verified in clinical routine with the new method based on portal dosimetry. Finally, a new formalism for in vivo dosimetry using transit dose measured with EPID is developed and validated. The absolute dose measurement issue using aSi EPID is described and the midplane dose determination using in vivo dose measurements in combination with portal imaging is used with 3D-conformal-radiation therapy.