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Younan, Fouad. Reconstruction de la dose absorbée in vivo en 3D pour les traitements RCMI et arcthérapie à l'aide des images EPID de transit

Younan, Fouad (2018). Reconstruction de la dose absorbée in vivo en 3D pour les traitements RCMI et arcthérapie à l'aide des images EPID de transit.

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Résumé en francais

Cette thèse a été réalisée dans le cadre de la dosimétrie des faisceaux de haute énergie délivrés au patient pendant un traitement de radiothérapie externe. L'objectif de ce travail est de vérifier que la distribution de dose 3D absorbée dans le patient est conforme au calcul réalisé sur le système de planification de traitement (TPS) à partir de l'imageur portal (en anglais : Electronic Portal Imaging Device, EPID). L'acquisition est réalisée en mode continu avec le détecteur aS-1200 au silicium amorphe embarqué sur la machine TrueBeam STx (VARIAN Medical system, Palo Alto, USA). Les faisceaux ont une énergie de 10 MeV et un débit de 600 UM.min-1. La distance source-détecteur (DSD) est de 150 cm. Après correction des pixels défectueux, une étape d'étalonnage permet de convertir leur signal en dose absorbée dans l'eau via une fonction de réponse. Des kernels de correction sont également utilisés pour prendre en compte la différence de matériaux entre l'EPID et l'eau et pour corriger la pénombre sur les profils de dose. Un premier modèle de calcul a permis ensuite de rétroprojeter la dose portale en milieu homogène en prenant en compte plusieurs phénomènes : les photons diffusés provenant du fantôme et rajoutant un excès de signal sur les images, l'atténuation des faisceaux, la diffusion dans le fantôme, l'effet de build-up et l'effet de durcissement du faisceau avec la profondeur. La dose reconstruite est comparée à celle calculée par le TPS avec une analyse gamma globale (3% du maximum de dose et 3 mm de DTA). L'algorithme a été testé sur un fantôme cylindrique homogène et sur un fantôme de pelvis à partir de champs modulés en intensité (RCMI) et à partir de champs d'arcthérapie volumique modulés, VMAT selon l'acronyme anglais Volumetric Modulated Arc Therapy. Le modèle a ensuite été affiné pour prendre en compte les hétérogénéités traversées dans le milieu au moyen des distances équivalentes eau dans une nouvelle approche de dosimétrie plus connue sous le terme de " in aqua vivo " (1). Il a été testé sur un fantôme thorax et, in vivo sur 10 patients traités pour une tumeur de la prostate à partir de champs VMAT. Pour finir, le modèle in aqua a été testé sur le fantôme thorax avant et après y avoir appliqué certaines modifications afin d'évaluer la possibilité de détection de sources d'erreurs pouvant influencer la bonne délivrance de la dose au patient. Le pourcentage de points ayants un indice gamma inférieur à ℙ3D, γ≤1 1, est en moyenne de 99.02%±0.933 et de 98.73%±1.101 tout type de traitement confondu, respectivement sur le fantôme cylindrique et sur le fantôme pelvis. Les tests réalisés sur le fantôme thorax ont montré une augmentation du ℙ3D, γ≤1) allant de 85.12%±2 avec le premier modèle à 99.28%±0.5 avec le modèle in aqua vivo. Les mesures sur patient ont révélé un ℙ3D, γ≤1 de 96.633%±2.07 en moyenne. Enfin, l'algorithme s'est montré être un outil de détection des changements d'hétérogénéités de l'ordre de la taille des inserts (2 cm de diamètre). Il peut aussi détecter des erreurs de positionnement de 10 mm et une perte ou prise de poids à partir de 10 mm d'épaisseur. Ainsi un algorithme a été développé et validé pour vérifier in vivo la bonne distribution de dose 3D absorbée dans le patient à partir d'images EPID de transit dans le cas des traitements de RCMI et de VMAT.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Berry, Isabelle
Mazurier, Jocelyne
Franceries, Xavier
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Toulouse Neurolmaging Center ToNIC, UMR 1214
Mots-clés libres :EPID - Distribution de dose 3D - Rétroprojection - Reconstruction de dose - Algorithme - Dose absorbée - Distance radiologiques - IMRT - VMAT
Sujets :Physique
Déposé le :06 Sep 2019 11:10