Les protocoles de traitement par radiothérapie évoluent, d’une part, vers des tailles de champs d’irradiation de plus en plus petites pour se conformer au mieux au volume de la tumeur tout en sauvegardant les tissus sains environnants et, d’autre part, vers l’hypo-fractionnement, c’est-à-dire l’administration d’une dose de rayonnements plus importante délivrée en un nombre de fractions réduit (le débit de dose pouvant atteindre 12 Gy/min). Ces modalités de traitement réalisées avec de nouvelles machines sont rassemblées sous l’appellation de radiothérapie stéréotaxique. Ces nouvelles techniques de traitement nécessitent la mise en place de nouvelles références métrologiques. Le LNHB a proposé de remplacer la dose absorbée en un point (qui est la référence utilisée aujourd’hui dans les protocoles internationaux) par le produit dose-surface, qui est une alternative plus adaptée aux conditions stéréotaxiques qui impliquent des faisceaux de petite taille.

Objectifs

Mise au point d’un protocole de mesure des caractéristiques dosimétriques « vraies » des faisceaux de photons des accélérateurs médicaux incluant les conditions stéréotaxiques;

Promotion, pour les champs de petites tailles, de l'utilisation du produit dose-surface afin d'améliorer la précision dosimétrique des traitements tout en respectant les procédures existantes adaptées aux machines commercialement disponibles.

Mise sur le marché d’une nouvelle classe de détecteurs pour la mesure du produit dose-surface.

Résumé et premiers résultats

Les protocoles de traitement par radiothérapie stéréotaxique présentent des débits de dose particulièrement importants et des tailles des champs d'irradiation particulièrement petites afin de se conformer au mieux au volume de la tumeur tout en sauvegardant au mieux les tissus sains environnants. L’utilisation de ces nouvelles techniques d'irradiation conduit à s'éloigner significativement des conditions d'étalonnage des dosimètres proposées dans les protocoles internationaux ou à introduire des corrections importantes en termes d’incertitudes. Dans ces conditions, de bonnes mesures avec un dosimètre conventionnel (positionnement délicat) ainsi que la bonne relation entre ce qui est mesuré par le dosimètre et la dose dans l’eau en un point (variation du coefficient d’étalonnage), deviennent difficiles à obtenir.

Le LNE-LNHB a proposé de remplacer la dose en un point par le produit dose-surface et, au travers de travaux précédents, a prouvé la faisabilité de ce concept au niveau métrologique pour la radiothérapie. Il convient maintenant de progresser en direction de l'utilisation en clinique en mettant au point un protocole de mesure des caractéristiques dosimétriques des faisceaux de photons des accélérateurs linéaires médicaux. Ce protocole prenant en compte les conditions stéréotaxiques au travers de l'utilisation du produit dose-surface, afin d’améliorer la dosimétrie des traitements en radiothérapie externe.

Image
Chambre d'ionisation pour la mesure du produit dose dose-surface
Chambre d'ionisation pour la mesure du produit dose dose-surface

Impacts scientifiques et industriels

Ce projet vise à faire évoluer la chaîne de traçabilité métrologique pour les doses administrées aux patients en radiothérapie externe. Il en résultera une meilleure maîtrise de la dose délivrée dans le cas des conditions stéréotaxiques.

Publications et communications

IAEA 2000 Absorbed dose determination in external beam radiotherapy IAEA Technical Report Series No. 398 (Vienna: AIEA)

IAEA 2017 Dosimetry of small static fields used in external beam radiotherapy: an IAEA-AAPM International Code of Practice for reference and relative dose determination IAEA Technical Report Series No. 483 (Vienna: IAEA)

Thèse de doctorat en physique par Stéphane Dufreneix « Établissement de références dosimétriques dans les faisceaux de rayons X de hautes énergies et de très petites sections (< 1 cm2) pour la radiothérapie » Université Paris sud (2014)

S. Dufreneix, A. Ostrowsky, B. Rapp, J. Daures, J.M. Bordy 2016 “Accuracy of a dose-area product compared to an absorbed dose to water at a point in a 2 cm diameter field” Med. Phys. 43 4085.

S. Dufreneix, A. Ostrowsky, M. Le Roy, L. Sommier, J. Gouriou, F. Delaunay, B. Rapp, J. Daures, J.M. Bordy 2016 “Using a dose-area product for absolute measurements in small fields: a feasability study”, Phys. Med. Biol. 61 650.

M. Pimpinella, C. Caporalia, A.S. Guerra, L. Silvi, V. De Coste, A. Petrucci, F. Delaunay, S. Dufreneix, J. Gouriou, A. Ostrowsky, B. Rapp, J.M. Bordy, J. Daures, M. Le Roy, L. Sommier, D. Vermesse, 2018 “Feasability of using a dose-area product ratio as a beam quality specifier for photon beams with small field sizes” Physica Medica 45 106.

Partenaires

Le CEA soutient ce projet au travers du financement d’une thèse (2019-2021) labélisée "sujet phare" par le Haut-Commissaire.

Collaboration avec l’Institut de Cancérologie de l'Ouest à Angers pour le test et la mise au point du protocole de conversion entre la dose absorbée en un point et le produit dose-surface.