La dosimétrie par Résonance Paramagnétique Electronique (RPE)/Alanine est très bien maîtrisée dans la gamme des fortes doses (102 Gy - 105 Gy). Abaisser la limite de détection aux doses de radiothérapie (jusqu'à 2 Gy) en conservant une faible incertitude est un nouveau challenge que tentent de relever actuellement la plupart des laboratoires nationaux de métrologie. Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNE-LNHB) a déjà étudié avec succès l'étalonnage et la vérification de la dose délivrée des appareils de Cyberknife et de Tomothérapie.

Objectifs

Mettre au point un protocole d’étalonnage et de vérification des doses délivrées pour les faisceaux de stéréotaxie et de RCMI volumique (GammaKnife et Arcthérapie) avec une incertitude type de mesure inférieure à 2 % (k=1) pour des doses comprises entre 2 et 50 Gy.

Résumé et premiers résultats

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Appareils de GammaKnife (à gauche) et d'Arcthérapie (à droite).

La dosimétrie par Résonance Paramagnétique Electronique (RPE)/Alanine est très bien maîtrisée dans la gamme des fortes doses (102 Gy - 105 Gy). Abaisser la limite de détection aux doses de radiothérapie (jusqu'à 2 Gy) en conservant une faible incertitude est un nouveau challenge que tentent de relever actuellement la plupart des laboratoires nationaux de métrologie. Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNE-LNHB) a déjà étudié avec succès l'étalonnage et la vérification de la dose délivrée des appareils de Cyberknife et de Tomothérapie.

Cette étude a porté sur la vérification des faisceaux d’une technique évolutive de la RCMI, l’Arcthérapie et d’une technique de radiochirurgie stéréotaxique, le Leksell GammaKnife. Après avoir procédé à un état de l’art, des solutions ont été mises en œuvre afin de quantifier les écarts potentiels entre valeurs mesurées par dosimétrie RPE/Alanine et attendues ou mesurées par l’utilisateur à l’aide d’une chambre d’ionisation. La technique RPE/alanine  (voir figure 1) est une technique de mesure intéressante, car elle est indépendante de l’énergie et du débit de dose et elle a déjà démontré son efficacité pour la vérification de faisceaux de photons produits par des équipements de radiothérapie conventionnels et innovants.

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Installation de mesure RPE du LNE-LNHB.

Les résultats de mesure en Arcthérapie et avec le GammaKnife ont montré des écarts inférieurs à 2 %, entre les doses programmées par les TPS et les doses mesurées par RPE/Alanine pour un fantôme tête anthropomorphique. L’ incertitude relative sur les résultats de mesure RPE est inférieure à 1,5 %. Le débit de dose du GammaKnife a également été vérifié à l’aide de dosimètres alanine placés dans un fantôme sphère Plastique acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Les résultats obtenus sont compatibles avec ceux obtenus à l’aide d’une chambre d’ionisation et du TPS de l’hôpital à k=1. Ces résultats sont très satisfaisants, ils ont permis de vérifier que les doses délivrées par les faisceaux d’Arcthérapie de l’hôpital Européen Georges-Pompidou et du GammaKnife utilisé à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière sont en accord avec le critère d’acceptabilité de 5 % entre la dose prescrite et la dose mesurée retenu par l’Agence Nationale de sécurité du Médicament (ANSM) pour le contrôle de qualité externe des installations de radiothérapie externe.

Impacts scientifiques et industriels

In fine, les dosimètres à l'alanine permettront l'étalonnage des appareils de radiothérapie récents dans des conditions de référence qui leur seront spécifiques. De plus, ils pourront servir dans le cadre de tests qualité "end-to-end". Cette étude est une approche dosimétrique originale qui va dans le sens de l'optimisation des soins apportés aux patients.

Publications et communications

HORNBECK A., GARCIA T., CUTTAT M. ET JENNY C.,Absolute calibration of the Gamma Knife® Perfexion™ and delivered dose verification using EPR/alanine dosimetry”, Medical Physics, 41, 2014, 061708, DOI: 10.1118/1.4873686.

Partenaires

  • Unité de physique, du département de radiothérapie de l’hôpital universitaire Pitié-Salpêtrière
  • Hôpital Européen Georges-Pompidou à Paris.