Vérification de la Précision d un Algorithme de Calcul de Dose pour des faisceaux d Électrons 3D dans un Système de Planification de Traitement

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1 Département de Physique Médicale Vérification de la Précision d un Algorithme de Calcul de Dose pour des faisceaux d Électrons 3D dans un Système de Planification de Traitement A.N. Aichouche 2, K. Adjidir 2, A.E.K Toutaoui 1 1 Nucléaire d'alger 2 Faculté de Physique USTHB

2 Introduction n La précision de calcul des distributions de dose de rayonnements dans la planification de traitement en radiothérapie est une composante cruciale dans le processus de traitement si la dose délivrée au patient ne doit pas différer de la dose prescrite de 3 à 5%. n Pour garantir cet objectif, les incertitudes globales relatives à toutes les étapes de la chaîne de traitement doivent être réduites au minimum. 1

3 Introduction Chaîne de traitement vérification prescription Diagnostic (images) Décision de Traitement Prescription du traitement Volumes cibles Vérification manuelle du temps de traitement Positionnement du patient Planning du traitement Simulation Traitement Enregistrement et vérification 2

4 Introduction Revues des principaux accidents en radiothérapie International Commission on Radiological Protection, Pergamon Press, Oxford, UK,

5 Introduction Revues des principaux accidents en radiothérapie International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria,

6 Introduction Classification des principaux accidents en radiothérapie 5

7 Introduction n Le contrôle de recette, la préparation pour l'usage clinique, et l'assurance qualité (AQ) d'un SPT sont des tâches complexes. n Beaucoup de rapports complets, nationaux et internationaux ont abordé ces questions, concernant les propriétés dosimétriques et non-dosimétriques. 6

8 Introduction n Van Dyk et al.: Commissioning and QA of Treatment Planning Computers. IJROBP 26, , 1993 Centre de Nucléaire d Alger 7 1er CFPM Marrakech oct 2008

9 Introduction n AAPM Task Group 40: Comprehensive QA for Radiation Oncology. Med. Phy. 21, (1994) 8

10 Introduction n AAPM Task Group 53: Quality Assurance for Clinical Radiotherapy Treatment Planning. Med. Phy. 25, (1998) 9

11 Introduction n AIEA TRS 430 Commissioning and Quality Assurance of Computerized Planning Systems for Radiation Treatment of Cancer

12 AQ des TPS: Faisceaux d électrons n Approche expérimentale n Mesures des données test n Champs carrés n Champs rectangulaires n Incidence oblique n DSP étendues n Surfaces irrégulières n Champs irréguliers n Hétérogénéités 2D n Hétérogénéités 3D n Fantôme anthropomorphique 11

13 AQ des TPS: Faisceaux d électrons n Approche expérimentale n Conception et réalisation des fantômes hétérogènes pour les mesures de distributions de doses Centre de Nucléaire d Alger 12 1er CFPM Marrakech oct 2008

14 Matériel utilisé Matériel de mesure - Accélérateur linéaire Varian 1800 ( 6,9,12,16,20 MeV) - Explorateur de faisceau 2D RFA200 Scanditronix équipé de diodes. Centre de Nucléaire d Alger 13 1er CFPM Marrakech oct 2008

15 Méthode d évaluation Les mesures effectuées représentent des rendements en profondeurs et des profils de doses pour différente configuration et géométrie d irradiation groupé en deux catégories. 1- Tests homogènes Consistent en des profiles et des rendements mesurés pour des champs définis par les tailles standards a savoir des champs carrés. 2- Tests hétérogènes Consistent en des profils et des rendements mesurés pour des champs définis par: - La présence de caches (inserts). - La présence de structures de densité différente de celle de l eau dans le champs d irradiation. - Une irradiation à des incidences obliques par rapport a la surface du milieu de mesure. - Une distance source surface ( SSD ) différente de

16 Tests homogènes Les mesures sont effectuées pour des champs faisant partie des mesures caractéristiques des unités de traitement réalisés lors de l étape du commissionning du système de planning de traitement les tailles de champs sont définies par les applicateurs de l accélérateur de 6x6 ; 10x10; 15x15; 20x20; 25x25. 15

17 Tests homogènes champs 10x10 16 MeV Input Calculated Difference champs 25x MeV Input Calculated Dif f erence 16

18 Tests homogènes champs 10x10 9 MeV Input Calculated Difference champs 6x6 9 MeV Input Calculated Difference 17

19 Tests homogènes champs 20x20 9 MeV z=2 champs 15x15 12 MeV z= Input Calculated Difference Input Calculated Difference champs 20x20 20 MeV z=5 champs 4x4 20 MeV z= Input Calculated Difference Input Calculated Difference 18

20 Tests hétérogènes Champs carrés et rectangulaires : Nous avons pour cela utilisé des inserts en Cerrobend pour réaliser ces tailles de champs. - Champs carres 7x7 et 18x18 - Champs rectangulaires 16x6 et 10x5 6x16 et 5x10 19

21 Tests hétérogènes Champs carrés et rectangulaires : rendement champs 16x6 16 MeV champs 7x7 12 MeV pourcentage dose mesure calcul pb = difference directe Dm Dc difference Ecart < 2% 20

22 Tests hétérogènes Champs carrés et rectangulaires : champs 16x6 16 MeV z=2 champs 7x7 12 MeV z= mesure calcul pb = difference directe Dm Dc difference champs 16x6 16 MeV z=5.5 champs 7x7 12 MeV z = mesure calcul pb = difference directe Dm Dc difference Ecart < 2% 21

23 Tests hétérogènes Champs avec incidence oblique : Deux angulations : 15 DSP DSP

24 Tests hétérogènes champs 10x10 9 MeV z= champs 10x10 9 MeV z= champs 10x10 9 MeV Z= Relative Dose calcul pb = difference directe Relative Dose calcul pb = difference directe Relative Dose calcul pb = difference directe nombre de points nombre de points g MeV 15 10x10 z = 2 9 MeV 15 10x10 z = g 23

25 Tests hétérogènes Champs avec une distance source surface (SSD) de 110. champs 7x7 9 MeV DSP 110 champs 7x7 12 MeV DSP Dm Dc difference Dm Dc difference pourcentage de dose champs 7x7 9 MeV DSP 110 z= Dm Dc difference pourcentage de dose champs 7x7 12 MeV DSP Dm Dc difference 24

26 Tests hétérogènes Champs en présence de structures de densité différente de celle de l eau. Cavite en matériau équivalent Os dur Structure en PMMA pour simuler une surface irrégulière Cavite cylindrique en Aluminium Cavite cylindrique en Air 02 tiges parallèles en Aluminium Cavite en matériau équivalent Os spongieux 25

27 02 tiges parallèles en Aluminium pourcentage de dose champs 20x20 9 MeV diference champs 20x20 9 MeV difference champs 10x10 16 MeV champs 10x10 16 MeV difference difference

28 02 tiges parallèles en Aluminium x20 9 MeV Z= x10 16 MeV z =1.8 nombre de points nombre de points g g champs 20x20 9 MeV champs 10x10 16 MeV pourcentage de dose diference difference

29 Structure en PMMA pour simuler une surface irrégulière champs 15x15 16 MeV differences x15 16 MeV Z= 1.2 nombre de points g 28

30 Structure en styrofoam pour simuler une cavité d air pourcentage de dose champs 20x20 9 MeV difference champs 20x20 9 MeV difference

31 Structure en équivalent Os champs 10x10 9 MeV Soft bone 150 champs 10x10 16 MeV Hard Bone 125 pourcentage de dose difference difference

32 Conclusions n Le commissioning des SPT est une des tâches les plus importante du Physicien. n Il est partie intégrante du programme AQ. n Il peut relever les limitations inhérentes de l algorithme de calcul de dose 31

33 (Positive lesson to be learned from accidents.) Merci pour votre patience 32