Validation et comparaison clinique de trois algorithmes de calcul de dose

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Nicole André
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1 Cere Hospitalier de Sai-Quein Validation et comraison clinique de trois algorithmes de calcul de dose Pencil Beam Convolution Analytical Anisotropic Algorithm XB Préseé r Laure DEEGAN (étudiae Master 1 physique) 1

Pencil Beam Convolution Analytical Anisotropic

2 Plan I) Iroduction aux algorithmes 1)Pencil Beam Convolution 2)Analytical Anisotropic Algorithm 3)XB II) Validation des algorithmes 1)Dose ponctuelle 2)Dose planaire III)Comraison clinique 1)Méthodologie 2)Résultats a) Parois b) Poumons c) ORL d) Rectum Canal Anal IV) Conclusion 2

1)Dose ponctuelle 2)Dose planaire III)Comraison clinique

3 I) Iroduction aux Algorithmes Évolution : Référence MC 3

4 I) Iroduction aux Algorithmes 1) Pencil Beam Convolution UH DE a) Calcul de dose pour un champ Calcul de dose pour un champ irrégulier irrégulierff,à,àrtir rtird un d unchamp champ carré carréaa b) Prise Priseen encompte compte d hétérogénéités d hétérogénéités Loi Loide debatho(1d) Batho(1D) ETAR(2D) ETAR(2D) D(x, y, z, F) = Da(z, F) P(x,y,z,F) 4

unchamp champ carré carréaa b) Prise Priseen encompte compte d hétérogénéités d

5 I) Iroduction aux Algorithmes 2) Analytical Anisotropic Algorithm a) a)configuration Configuration b) b)calcul Calculde dedose dose UH c)c)prise Priseen encompte compte d hétérogénéités d hétérogénéités DE * Calcul de distributions d énergies = Convolution Modélisation des sources de photons et électrons Eβ(X,Y,Z) = Φβ x Iβ(z,ρ) x Kβ (u-x,v-y,z,ρ) dudv Le long de l axe z * Superposition pour chaque source Latéraleme * Conversion en dose 5

distributions d énergies = Convolution Modélisation des sources de photons et électrons Eβ(X,Y,Z) = Φβ x

6 I) Iroduction aux Algorithmes 3) XB UH a) a)modélisation Modélisationdes des sources sourcesde de photons photonsetetélectrons électrons b) b)discrétisation: Discrétisation: Esce Esce Energie Energie Angulaire Angulaire DM c) Calcul de dose: Calcul de dose: -Résolution -Résolutionde delalalbte LBTE -Calcul -Calculd une d unefluence fluence électronique électronique D = Φe Sr de 6

Energie Energie Angulaire Angulaire DM c) Calcul de dose: Calcul de dose: -Résolution

II) Validation des algorithmes 1) Dose ponctuelle But : Vérification de l étape de modélisation (mesures et chaîne de mesures) Calculs(TPS) Mesures(CI) X6 et X25 Différees profondeurs(en fonction de

7 II) Validation des algorithmes 1) Dose ponctuelle But : Vérification de l étape de modélisation (mesures et chaîne de mesures) Calculs(TPS) Mesures(CI) X6 et X25 Différees profondeurs(en fonction de l énergie utilisée) Différees conditions: DSA - Variation taille de champs - FOC - Conditions RTM - Filtres dynamiques - Incidences obliques - Tissu manqua( simulation Paroi ) DSP - Conditions Equal ESTRO : Champ 10x10, 20x20 Champ A Cercle Filtres Filtres inversés 7

conditions: DSA - Variation taille de champs - FOC - Conditions RTM - Filtres dynamiques - Incidences obliques -

8 II) Validation des algorithmes 1) Dose ponctuelle Comraison Calculs Mesures Écarts relatifs: - < 2% en conditions simples pour des champs normalisés - <3% en conditions complexes (Filtres, Tissu manqua, +/- equal) Exemple:,, en X6 en conditions RTM (simples) X6 conditions RTM 2 1,5 écarts(%) 1 0,5 0-0,5-1 prof 1,5 prof 2 prof 5 prof 10 prof 20 prof 1,5 prof 2 Champ 4X4 prof 5 prof 10 prof 20 Champ 10X10-1,5-2 Profondeur(cm) 8

equal) Exemple:,, en X6 en conditions RTM (simples) X6 conditions RTM 2 1,5 écarts(%) 1 0,5 0-0,5-1 prof

Différees conditions : En DSA - Variation taille de champ - Filtres dynamiques -

9 II) Validation des algorithmes 2) Dose planaire But : Vérification 2D Calculs (TPS) Mesures (MapCheck) X6 et X25 Différees profondeurs(en fonction de l énergie utilisée) Différees conditions : En DSA - Variation taille de champ - Filtres dynamiques - Tests Equal: Vérification MLC ( 10x10, 4x4, A, B, Y, Cercle, filtres) - Test de la chaise 9

10 II) Validation des algorithmes 2) Dose planaire Vérification plans s : différees localisations X6: - Sein FinF - Sein avec Filtres - ORL - Poumon X25: - Canal anal+inguinaux - Rectum - Prostate Comraison Calculs Mesures: * gamma index local (Différees conditions) * gamma index global (s) 10

Poumon X25: - Canal anal+inguinaux - Rectum - Prostate Comraison Calculs

11 II) Validation des algorithmes 2) Dose planaire Mesures Calculs Comraisons 11

12 III) Comraison clinique 1) Méthodologie Étude sur 40 s 4 localisations : * Parois (X6) * Poumons (X6 vs X25) * ORL (X6) * Rectum Canal Anal (X25) Etude sur un plan Traitemes validés avec le, recalculés avec et en garda les mêmes UM Comraisons : * DVH * Isodoses 12

Rectum Canal Anal (X25) Etude sur un plan Traitemes validés avec

13 III) Comraison clinique a) Parois Visualisation de la 95% (47.5 Gy) et de la 10% (5 Gy) Surestimation du pour la 95 % et sous estimation pour la 10% 13

14 III) Comraison clinique a) Parois OAR Représeation de la V5 Gy pour le poumon homolatéral pour 10 s V5 Poumon homolatéral Volume(%) 25 Pas 14

15 III) Comraison clinique a) Parois Dégradation de la couverture en ierne et en externe pour et Sous dosage à la peau pour et 15

16 III) Comraison clinique a) Parois OAR Représeation de la V20 Gy pour le poumon homolatéral pour 10 s V20 Poumon homolatéral Volume(%) Pas Résultats +/- variables sans écarts significatifs 16

Poumon homolatéral Volume(%) 15 10 5 10 9 8 7 6 5 4 3 2

17 III) Comraison clinique b) Poumons Représeation de la D95 pour le PTV pour 10 s D95 PTV Dose(%) 100 Norme tti en t Pas Surestimation nette du et rareme dans les normes 17

100 Norme 95 90 10 9 8 7 tti en t 6 5 4 3 2 1 85

18 III) Comraison clinique b) Poumons Exemple: DVH PTV 9 18

19 III) Comraison clinique b) Poumons Dégradation de la couverture pour le et ( 95% ) La 100%(blanc) non visible pour le et (sur cette coupe) 19

20 III) Comraison clinique b) Poumons Coupes en bord de champ Importae dégradation de la couverture de la 95% sur le PTV pour et 20

21 III) Comraison clinique b) Poumons OAR V30 Poumons-ctv V5 Poumons-ctv V5 poumons-ctv V30 Gy poumons-ctv Pas Pas d écarts significatifs n t9 8 n t volume(%) Volume(%) Pas Légère sous estimation non significative 21

22 III) Comraison clinique b) Poumons OAR Représeation de la D2 pour la Moëlle pour 10 s D2 Moëlle Dose(Gy) t Pas Résultats +/- variables sans écarts significatifs 22

23 III) Comraison clinique b) Poumons Rappel : Poumons X25 Très mauvaise couverture du PTV pour et, due: - manque d équilibre électronique le long de l axe + latéral (pénombre) - diminution rétrodiffusé lorsque l énergie augmee 23

24 III) Comraison clinique c) ORL Représeation de la D95 pour le PTV pour 10 s D95 PTV Dose(%) Pa 9 Pa 8 Pa 7 Pa 6 Pa 5 Pa 4 Pa 3 Pa 2 Pa Pa 1 85 Pas Surestimation du Pour et :Variable et rareme dans les normes 24

25 III) Comraison clinique c) ORL Exemple: DVH PTV 1 25

26 III) Comraison clinique c) ORL Importae dégradation de la 95% pour et La 93% reste pratiqueme similaire pour et et se dégrade pour 26

27 III) Comraison clinique c) ORL OAR Dmoyenne Parotides D2 Moëlle D2 Moëlle Dose(Gy) Parotide homolat Parotide coolat Pa10 Pa9 Pa8 Pa7 Pa6 Pa5 Pa4 Pa3 Pa2 Pa1 Pa10 Pa9 Pa8 Pa7 Pa6 Pa5 Pa4 Pa3 Pa2 10 Pa1 Dose(Gy) Dmoyenne rotides 5 0 Pa Pa Pa Pa Pa Pa Pa Pa Pa Pa s Pas Résultats variables sans écarts significatifs Légère surestimation du 27

28 III) Comraison clinique d) Rectum Canal Anal Représeation de la D95 pour le PTV pour 10 s D95 PTV Rectum % Dose Pas Nette surestimation du proche des normes Sous estimation d 28

29 III) Comraison clinique d) Rectum Canal Anal Exemple: DVH PTV 8 29

30 III) Comraison clinique d) Rectum La 95% se dégrade majoritaireme pour La 93% couvre le PTV pour les 3 algorithmes La 100%(blanc) non visible pour et ( sur cette coupe) 30

31 IV) Conclusion * Adapter la prescription? * Tolérer certains surdosages et sous dosages? * S adapter pour rester dans les tolérances OAR * Nouvelle façon de travailler la dosimétrie Perspectives : - Réalisation d une étude plus complète sur un nombre plus importa de s - Réalisation de mesures en milieu hétérogène avec l Arc Check (Cylindrique): * Inserts hétérogènes au cere de l arc check * Extraction de la dose planaire * Dose ponctuelle: insertion CI 31

32 MERCI DE VOTRE ATTENTION MARGOUM Adil (Radiophysicien) SAOUDI Adel (Radiophysicien) DEEGAN Laure (Etudiae M1 Physique) 32

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