Département de Physique Médicale ÉTUDE COMPARATIVE DE DIVERSES MÉTHODES DE MESURE DU FACTEUR DE DIFFUSION DE LA TETE A.E.K Toutaoui 1, K. Adjidir 2, A.N. Aichouche 2, S. Bencheikh 2 Z. Brahimi 1 1 d'alger de Nucléaire 2 Service de Radiothérapie CPMC Alger 3 Faculté de Physique USTHB
Calculs de dose pour des faisceaux de photon Modélisation des faisceaux de photons 1
Calculs de dose pour des faisceaux de photon Modélisation des faisceaux de photons Finite photon source size Beam spectra Spectral changes Electron contamination Open fluence distribution Fluence modulation Head scatter fluence Flattening filter collimators wedges Monitor back scatter Collimator leakage, including MLC interleaf leakage shape of MLC leaf ends Fluence engine 2
Calculs de dose pour des faisceaux de photon Modélisation des faisceaux de photons Distribution of head scatter origin sites. Clouds at beam stopper, primary collimator, flattening filter and monitor chamber Relative head scatter distributions originating from different sites; projected at a common distance from the target (Siemens, MD2,6MV) Distributions of contributions from all head scatter sources modelled by a single Gaussian distribution Chaney et al,1994, Med Phys, 21(9), 1383-1390 3
Calcul de dose par UM (, z) D c MU ( c) S ( c) TPR( c z) = S, p c D( calib) MU ou (, z) V ( c, z ) D( calib) D c MU cal = Oo( c) TPR( c, z) V ( c, z ) cal cal MU 4
Introduction Notre étude expérimentale est une comparaison entre différentes méthodes de mesure du facteur HSF : une chambre d ionisation cylindrique avec des capuchons de build up en cuivre, laiton, et en cerrobend, des mini fantômes en matériaux équivalents-eau de forme cylindrique et en matériaux lourds: cuivre aluminium et cerrobend à fin de relever les variations du HSF et de déterminer la meilleure méthode de mesure pour l utilisation en dosimétrie clinique. 5
Introduction Notre étude expérimentale est une comparaison entre différentes méthodes de mesure du facteur HSF : une chambre d ionisation cylindrique avec des capuchons de build up en cuivre, laiton, et en cerrobend, des mini fantômes en matériaux équivalents-eau de forme cylindrique et en matériaux lourds: cuivre aluminium et cerrobend à fin de relever les variations du HSF et de déterminer la meilleure méthode de mesure pour l utilisation en dosimétrie clinique. 6
Materiel utilisé n Varian Clinac 1800 n Siemens Primus Centre de Nucléaire d Alger 7 1er CFPM Marrakech 16-18 oct 2008
Materiel utilisé chambre d ionisation de type Farmer non étanche d un volume sensible de 0.6cc (PTW 30001) reliée à un électromètre de type UNIDOS ont été utilisés. Pour le positionnement du détecteur le styrofoam qui est un matériaux équivalent à l air à été utilisé comme un support aux capuchons et au mini fantômes. Les mesures sont effectuées pour des tailles de champs de 3X3 cm 2 à 40X40 cm 2. 8
Materiel utilisé 3 capuchons de build-up en matériaux lourds: Laiton, cuivre et Cerrobend. 9
Materiel utilisé les mini-fantômes utilisés sont de deux types: Le premiers type représente des matériaux équivalents à l eau, nous avons choisi le PMMA et le virtual water, le deuxième type regroupe des matériaux lourds, nous avons utilisé le cuivre, le cerrobend et l aluminium 10
Resultats et discussion Les résultats obtenus pour des capuchons de build-up en matériaux lourds montrent des différences très faibles (inférieurs à 1%) pour les 2 énergies pour toutes les tailles de champs sauf pour le 3x3 pour lequel la différence atteint les 2.45% pour le 6MV et le 3% pour le 18MV. Ces écarts pour les petites tailles de champs peuvent être expliqué par le faite qu à cette distance les capuchons pour certains matériaux peuvent avoir des diamètres qui dépassent la taille du champs ce qui change complètement les conditions de mesure pour ce facteur. 11
Resultats et discussion Pour cela il a été proposé d effectuer la mesure à une distance entre la source et la chambre d ionisation DSC supérieur à 1m puis de corriger les valeur obtenues pour la taille de champs équivalente. Nous avons alors vérifier l effet de la variation de la DSC sur le HSF HSF 1,05 1 0,95 0,9 0,85 X18MV build-up cap en Laiton DSP120 DSP125 DSP 100 0 10 20 30 40 50 C Pour les autres matériaux et pour toutes les tailles de champs les différences sont inférieurs à 1% pour les 2 énergies à l exception du plus petit champs mesuré: 3x3 cm 2 pour lequel la différence dépasse les 4% pour les 2 énergies. 12
Resultats et discussion résultats du HSF utilisant des mini-fantômes en matériaux lourds (cuivre, cerrobend, aluminium) et des minifantômes équivalents eau (PMMA et virtual water). Comparé au PMMA l aluminium (z=13, ρ=2.7gcm-3 ) est le matériau qui présente le moins de différences: <0.2% pour l énergie 18MV et <0.5% pour le 6MV pour les tailles de champs supérieures à 5x5 cm2. HSF HSF 1,08 1,02 0,96 0,9 0,84 1,08 1,02 0,96 0,9 Mini-phantom X18MV 0 10 20 30 40 50 C Mini-phantoms X6MV Aluminium Cuivre Cerrobend Virtual water PMMA Aluminium Cuivre Cerrobend Virtual water PMMA 0 10 20 30 40 50 C 13
Resultats et discussion HSF 1,04 1,02 1 0,98 0,96 0,94 0,92 0,9 Cuivre, X18MV build-up cap mini-fantôme 0 10 20 30 40 50 C HSF 1,04 1,02 1 0,98 0,96 0,94 0,92 0,9 0,88 Cerrobend, X18MV build-up cap mini-fantôme 0 10 20 30 40 50 C HSF 1.06 1.04 1.02 1 0.98 0.96 0.94 0.92 0.9 Cuivre, X6MV build up cap mini-fantôme 0 10 20 30 40 50 C HSF 1.06 1.04 1.02 1 0.98 0.96 0.94 0.92 0.9 Cerrobend, X6MV build-up cap mini-fantôme 0 10 20C 30 40 50 comparaison entre la mesure du HSF par un mini-fantome et la mesure par un capuchon de build-up fabriqués par le même matériau mesurés pour l accélérateur Primus et pour les deux énergies. 14
Resultats et discussion Nous remarquons des différences <1% pour l énergie 18MV et inférieur à 1.5% pour le 6MV dans le cas du cuivre, toujours pour les tailles de champs supérieures à 3X3 cm2. Ces écarts induits indépendant de la nature du matériau et de l énergie du faisceau peuvent être expliqué par la différence entre les profondeurs du matériau traversées dans les deux cas. Dans le cas du capuchon de buildup les électrons ne traverse que l épaisseur du maximum de dose et peuvent atteindre le détecteur alors que dans le mini-fantôme, la profondeur choisi de 10gcm-3 est suffisante pour arrêter les électrons les plus énergétiques produits dans la tête de l accélérateur. 15
Conclusion Ces résultats ainsi que ceux publiés par d autres chercheurs montrent qu un grand soin doit être pris dans la mesure du facteur de diffusion par la tête de l accélérateur. L utilisation de capuchons de build up équivalent à l eau présente des difficultés pour les énergies élevées, pour cela le recours aux matériaux plus denses est proposés et, généralement, recommandés dans les TPS. Un paramètre très important dans la mesure du HSF est l épaisseur du mini-fantôme considérée pour éliminer la contamination du faisceau de photons par les électrons, mais aussi le matériau du fantôme utilisé qui influe beaucoup sur les résultats. L Aluminium étant le matériau donnant les valeurs les plus proches à celles mesurées par le PMMA, il peut être un bon compromis entre les matériaux à Z élevé et les matériaux équivalents à l eau. 16