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République Algérienne Démocratique
et Populaire
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la
Recherche Scientifique
Université Abou Bekr Belkaid
Tlemcen
Faculté des Sciences
Département de
Physique
MÉMOIRE
Pour l'obtention du diplôme
de
MASTER en Physique Médicale
Option : Radioprotection et
Imagerie Médicales
Sujet
Système de double calcul
dosimétrique
Réalisé par
DAHI el hadj
MEHERCHI
Lamia
Jury :
Mr Mustapha BENMOUNA Professeur
(université Tlemcen) Président
Mr Belkacem HATTALI Physicien médicale
(CAC d'Oran) Encadreur
Mr Bachir LIANI Professeur (université
Tlemcen) Examinateur
Mr Abdelkrim MERAD docteur(université
Tlemcen) Examinateur
Remerciement
Ce travail a été effectué au sein du
service de Radiothérapie de l'Etablissement Hospitalier Anti-Cancer EL
AMIR ABD EL KADAR d'Oran. Nous tenons à remercier le Professeur AIDE
(chef de service de radiothérapie) de nous avoir accueillies dans son
Service durant la réalisation de ce mémoire.
Nous exprimons à Messieurs le Professeur BENMOUNA Mustapha
responsable de la physique médicale, pour nous avoir
fait l'honneur d'être le rapporteur de notre travail de
thèse.
Voudrons remercier aussi les membres du jury, le Docteur MERAD
Abdelkrim maitre de conférences et le Professeur LIANI
Bachir pour avoir accepté d'examiner ce travail.
Nous tenons plus particulièrement à
témoigner toute notre reconnaissance à Monsieur Hattali Belgacem
physicien médical de l'établissement hospitalier contre le cancer
EL AMIR ABD EL KADAR d'Oran, qui a su nous encadrer et sans lequel ce travail
n'aurait jamais pu être réalisé. Nos remerciements les plus
sincères pour sa disponibilité, la patience avec laquelle il a
répondu à nos nombreuses questions, ses conseils et son aide.
Encore une fois, nos remerciements pour toute sa disponibilité et son
état réceptif.
Nous n'oublierons pas de remercier Monsieur BOUROUINA Mourad
(physicien médical). Nos remerciements pour tout le
temps qu'il a consacrés pour nous, pour sa gentillesse, sa
disponibilité et son aide le long de ce travail.
Nos remerciements vont également à tous les membres
de l'équipe de physique pour leur accueil chaleureux, leur amitié
et
leur bonne humeur constante.
Enfin, nous tenons à exprimer notre gratitude pour tous
ceux que nous n'avons pas cités et qui ont contribué de
prés ou de
loin à la réalisation de ce mémoire
età l'accomplissement de ce projet.
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE 2
Chapitre I
INTERACTION RAYONNEMENT
MATIERE
INTRODUCTION 4
II. LES DIFFERENTS RAYONNEMENTS IONISANTS
4
II.1 Directement ionisants 4
II.2 Indirectement ionisants. 4
III. INTERACTION DES RAYONNEMENTS IONISANTS AVEC LA
MATIER 5
III.1 Rayonnements directement ionisants (Particules
chargées) 5
III.1.1 Caractéristique de l'interaction6
6
III.1.1.1 Pouvoir d'arrêt6 6
III.1.1.2 Pouvoir d'arrêt par collision
6
III.1.1.3 Pouvoir d'arret par freinage
6
III.1.1.4 Transfert d'énergie
linéaire(TEL) 6
III.1.1.5 Densité linéique
d'ionisation(DLI) 7
III.1.1.6 Le parcours 7
III.1.2 particules chargées
légères : électrons (négatons et positons)
8
III.1.2.1 Collision radiative, b«
?? 8
III.1.2.2 Collision dure (hard collision),
ab... 8
III.1.2.3 Collision molle (soft collision),
b»a 8
III.1.2.4 Cas particulier de positons
9
III.1.3 particules chargées lourdes (proton,
á) 10
III.2 Rayonnements indirectement ionisants (photons,
neutron) 10
III.2.1 Rayonnements électromagnétique
10
III.2.1.1 Section efficace 11
III.2.1.2 Coefficient linéique
d'atténuation 11
III.2.1.3 Couche de demi atténuation
11
III.2.1.4 Effet Thomson 12
III.2.1.5 Effet photoélectrique
12
III.2.1.6 Effet Compton 13
III.2.1.7 Effet de création de paires.
13
III.2.1.8 Importance relative des effets
photoélectrique, Compton, et de création de paires
III.2.2 Les neutrons 15
III.2.2.1 L'absorption 15
III.2.2.2 Transmutation :(n, p) ou (n, á)
15
III.2.2.3 Capture radiative -- (n, ã)
16
III.2.2.4 La fission 16
III.2.2.5 La diffusion 17
III.2.2.5.1 Diffusion élastique : (n, n)
17
III.2.2.5.2 Diffusion inélastique : (n,
nã) 17
Chapitre II
LES MOYENS DE LA RADIOTHERAPIE
CONFORMATIONNELLE
I. INTRODUCTION... 18
II.LARADIOTHERAPIEEXTERNE.. 18
III. RADIOTHERAPIE CONFORMATIONNELLE
18
III.1 LES ETAPES-CLES DE LA RADIOTHERAPIE
CONFORMATIONNELLE 19
III.1.1 Acquisition des images 3D 19
III.1.1.1 Installation du patient 19
III.1.1.1.1 Objectifs et contraintes
(problématique) 20
III.1.1.1.2 Objectifs 20
III.1.1.1.3 Les moyens de contention...
20
III.1.1.2 Lasers 21
III.1.1.3 Le scanner 21
III.1.1.3.1 Production des rayons X
22
III.1.1.3.1.1 Générateur
22
III.1.1.3.1.2 Tubes à rayons X
22
III.1.1.3.1.3 Détecteurs 23
III.1.1.3.1.4 Filtrage et collimation
24
III.1.2 La planification de traitement (TPS)
25
III.1.2.1 Définition des volumes ciblent
25
III.1.2.1.1 Le volume tumoral GTV 26
III.1.2.1.2 Le volume clinique ou CTV
26
III.1.2.1.3 Le volume planifié ou PTV
26
III.1.2.1.4 Volume traité TV
26
III.1.2.1.5 Volume irradié IV
26
III.1.2.1.6 Les organes à risques
26
III.1.2.2 Prescription de la dose 27
III.1.2.2.1 Dose totale 27
III.1.2.2.2 Etalement 28
III.1.2.2.3 Fractionnement 28
III.1.2.3 Simulation virtuelle et dosimétrie
informatisée 28
III.1.2.3.1 Simulation du traitement
28
III.1.2.3.2 Dosimétrie prévisionnelle
29
III.1.3 Les accélérateurs
linéaires (L'exécution du traitement) 29
III.1.3.1 Système d'injection
29
III.1.3.1.1 Le pistolet d'électrons
29
III.1.3.1.2 L'injecteur 29
III.1.3.2 Système de génération
des radiofréquences(RF) 30
III.1.3.2.3 La source 30
III.1.3.2.4 Le modulateur 30
III.1.3.2.5 Guide d'onde 30
III.1.3.3 La cible 30
III.1.3.4 Système de collimation
31
III.1.3.4.1 Le collimateur primaire
31
III.1.3.4.2 Le cône égalisateur
31
III.1.3.4.3 La chambre d'ionisation monitrice
32
III.1.3.4.4 Le collimateur secondaire
32
III.1.3.4.5 Collimateur mutilâmes(MLC)
33
III.1.3.5 L'imagerie portale 33
III.2 ROLE DES DIFFERENTS ACTEURS 35
III.2.1 Identification des acteurs
35
III.2.1.1 Le radiothérapeute
36
III.2.1.2 Le physicien médicale
36
III.2.1.3 Le manipulateur en électroradiologie
36
III.2.1.4 L'ingénieur biomédical
36
III.2.1.5 Les fournisseurs 36
Chapitre III
PARAMETRES
DOSIMETRIQUES
I. INTRODUCTION 37
II. LES QUANTITES ET LES UNITES DES RADIATIONS
37
II.1.1 Transport de l'énergie
37
II.1.1.1 Le flux particulaire 37
II.1.1.2 Le flux énergétique
37
II.1.1.3 Fluence particulaire 37
II.1.1.4 Débit de fluence particulaire
37
II.1.1.5 Fluence énergétique.
38
II.1.1.6 Débit de fluence
énergétique 38
II.1.1.7 Radiance particulaire 38
II.1.1.8 Radiance énergétique
38
II.2.2Conversion de l'énergie
38
II.2.2.1 Kerma 39
II.2.2.2 Débit de kerma 39
II.2.2.3 Kerma dans l'air 39
II.2.2.4 L'exposition 40
II.2.2.5 Débit d'exposition
41
II.2.2.6 CEMA 41
II.2.2.7 Débit de CEMA 41
II.2.3 Déposition de l'énergie...
41
II.2.3.1 L'énergie impartie
42
II.2.3.2 L'énergie déposée
42
II.2.3.3 La dose absorbée 42
II.2.3.4 Le débit de la dose absorbée
42
II.2.3.5 Dose à une petite masse de milieu
dans l'air 43
III. LES PARAMETRES UTILISES POUR LE CALCUL DE LA
DOSE 45
III.1 Le champ équivalent 45
III.2 La loi de l'inverse carré de la distance
46
III.3 Pénétration d'un faisceau de
photons dans un fantôme ou un patient 47
III.3.1 La dose à la surface
48
III.3.2La région de build up
48
III.3.3 La profondeur de la dose maximale
48
III.3.4 La dose à la sortie
49
III.4 Facteur de collimateur 49
III.5 Le facteur de diffusions au pic.
50
III.6 Le facteur de diffusions au pic
normalisé 50
III.7 Facteur de dose relatif 51
III.8 Le rendement en profondeur...
51
III.9 La fonction de diffusion 52
III.10 Le rapport tissu-air 52
III.11 Rapport diffusé air 53
III.12 Rapport tissu-fantôme et le rapport
tissu-maximum 53
III.13 Rapport diffusion -maximum 55
III.14 Rapport hors-axe 55
III.15 Le profil de dose 55
III.5.1 La région centrale 56
III.5.2 La pénombre (pénombre physique)
56
III.5.3 L'ombre 56
III.5.4 La planéité de faisceau
57
III.5.5 La symétrie 57
III.5.6 La distribution de l'isodose dans un
fantôme d'eau 57
III.5.7 La distribution de l'isodose dans le patient
58
III.5.7.1 Algorithmes basés sur la correction
58
III.5.7.2 Correction des contours irréguliers
et de l'incidence oblique du faisceau 59
III.5.7.3 Correction par des différentes
méthodes de calcules 59
III.5.7.3.1 Méthodes de SSD effective
59
III.5.7.3.2 Méthode du TAR ou TMR
60
III.5.7.3.3 Méthode de déplacement de
l'isodose 60
III.5.7.3.4 Compensation par l'utilisation des
filtres en coints et les bolus 60
III.5.7.3.5 Corrections
d'inhomogénéités 60
III.5.7.3.6 Algorithmes basés sur les
modélisations 61
IV. CALCULE DES UNITES MONITEURS 61
IV.1 méthode de TPR 62
IV.2 méthode de TAR 62
Chapitre IV
LE LOGICIEL SDCD
I. MATERIEL UTILISE 63
I.1 MEPHYSTO mc2 63
I.2 Fantôme d'eau 64
I.3 Chambre d'ionisation 65
II LES DONNEES REQUISES 66
II.1 Les données générales
66
II.2 Les données à scanner
66
II.3 Les données non scannées
67
III. ARCHITECTURE GENERALE 67
III.1 sources de données (data source)
68
III.1.1 L'identification de la machine
68
III.1.2 Les données générales
69
III.1.3 Les données physiques
70
III.2 dosimétrie (dosimetry)
71
III.2.1 L'identification du patient
71
III.2.2 Donné démographique
73
III.2.3 Paramètres de faisceau
73
III.2.4 résultat finale 76
IV COMPARAISON DES RESULTATS 76
Conclusion 78
Annexes... 79
Bibliographie 82
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