Des appareils de radiothérapie externe couplant un accélérateur à une imagerie par résonance magnétique sont en cours d’installation en France (ViewRay MRIdian linac et Elekta MR-linac). L’imagerie par résonance magnétique permet de supprimer le supplément de dose dû à l’imageur X, de visualiser et de prendre en compte l’évolution de la tumeur entre chaque séance (taille, déplacement) ainsi que ses mouvements en cours de séance pour faire de la radiothérapie adaptative.
L’influence du champ magnétique sur la dose délivrée lors du traitement et sur l’instrumentation dosimétrique utilisée doit être étudiée.
Objectifs
Disposer d’un dosimètre primaire utilisable dans un champ magnétique et donc adapté à la caractérisation des faisceaux des appareils de radiothérapie couplés à une imagerie IRM.
Mettre au point une référence primaire basée sur un calorimètre graphite de petite section utilisable dans un champ magnétique.
Tester des dosimètres alanine et des gels dosimétriques en présence d’un champ magnétique.
Résultats
Le projet comportait trois parties distinctes qui avaient toutes pour but de renforcer les capacités du LNHB à développer ses capacités de mesure dans des IRM-linacs (appareils de radiothérapie guidée par IRM).
En juin 2019, des détecteurs alanine ont été utilisés à l’Institut Paoli-Calmettes (Marseille) pour mesurer la dose absorbée dans l’eau lors de radiothérapies avec l’IRM-linac ViewRay, en fonction de la taille du champ et en présence d’un champ magnétique. Les résultats, compatibles avec ceux du système de planification de traitement (TPS), montrent une incertitude de 0,5 % à 0,9 % selon la taille du champ. Cependant, l’absence de mesures sans champ magnétique et des problèmes techniques (encrassage du système de refroidissement du lecteur RPE) limitent pour l’instant toute application clinique.
Le LNHB a envisagé d’utiliser le détecteur diamant PTW 60019, sensible au champ magnétique et à la dose par pulse (variable selon la taille du champ). Malgré une étude bibliographique et des corrections d’efficacité de collection mieux maîtrisées qu’ailleurs, les incertitudes restent trop élevées pour valider les variations observées. Finalement, l’utilisation du PTW 60019 pour mesurer les facteurs d’ouverture du collimateur (FOC) a été abandonnée, en raison de doutes sur sa pertinence et de contraintes de temps de faisceau. Une extension de l’étude aux faisceaux FFF (dose par pulse plus élevée) est suggérée.
Le LNHB a aussi testé la dosimétrie 3D par gel de Fricke avec lecture IRM pour le contrôle qualité en radiothérapie guidée par IRM, mais les incertitudes et la faible disponibilité des installations ont limité les résultats. Une thèse a donc été lancée pour développer une méthode alternative utilisant le gel FXG et une lecture optique (scanner cone-beam Vista16™), adaptée à une gamme de doses étendue (de <1 Gy à ~10 Gy). Une méthode de double lecture optique (590 nm pour les faibles doses, 633 nm pour les fortes doses) a été validée, permettant de répondre aux besoins des techniques stéréotaxiques. Les tests comparatifs avec des films EBT3 et un TPS ont montré une bonne concordance (gamma-index >95 % avec des critères 2 %/2 mm, et différence de dose <3 %). Bien que prometteuse, la méthode doit encore être optimisée pour gagner en rapidité et en praticité.
Enfin, le projet visait à utiliser la calorimétrie graphite comme dosimètre primaire pour établir des références dosimétriques dans les faisceaux de petite taille (1–2 cm) des IRM-Linac. Un nouveau calorimètre amagnétique a été conçu pour limiter les perturbations en bord de champ et fonctionner en présence de champs magnétiques intenses.
Les premiers tests sous irradiation (faisceau 6 MV d’un Varian TrueBeam) ont montré un fonctionnement normal en mode quasi-adiabatique avec ultravide (pression < 10⁻⁵ mbar). Cependant, en vide dégradé (1 mbar), des écarts de plus de 4,5 % sur la dose absorbée ont été observés, en raison d’une augmentation des fuites thermiques. Le mode à température constante, bien que stabilisant ces fuites, n’a pas résolu le problème en vide dégradé, avec des écarts similaires à ceux du mode adiabatique.
Ces résultats remettent en cause l’utilisation de la calorimétrie graphite pour les IRM-Linac, faute de solution pour garantir des mesures fiables en présence de champs magnétiques. Les études complémentaires (calcul des corrections de vide, mesures avec un calorimètre factice) n’ont pas été poursuivies. Pour mieux comprendre l’origine du problème, il est proposé de réaliser de nouvelles mesures en mode température constante, avec différentes qualités de vide et plusieurs modèles de calorimètres, dans un faisceau stable de cobalt-60.
Partenaires
Institut Paoli-Calmette (Marseille)