Sytème de double calcul dosimétrique

III.1.1.3.1.3.1 Détecteurs solides :

Ils sont utilisés par la plupart des scanners actuels. Les photons X sont absorbés par un scintillateur et convertis en photons lumineux, eux mêmes convertis en signal électrique par une photodiode. Leur efficacité est excellente. Ils offrent des temps de réponse rapides; toutefois, ils présentent une faible rémanence. Les dimensions d'un détecteur solide sont d'environ 2 mm d'épaisseur, 20 mm de largeur et 2 mm de longueur.

III.1.1.3.1.3.2 Détecteurs à gaz :

Il s'agit d'une chambre à ionisation contenant du xénon sous pression. Le xénon est un gaz lourd (A = 131, Z = 54), sa densité est 4,5 fois supérieure à celle de l'air dans les mêmes conditions de température et de pression. Pour augmenter son efficacité de détection on utilise le xénon sous pression de l'ordre de 2,5.10⁵ Pa.

La chambre comporte des électrodes de champ et des électrodes de collection des ions. Chaque série d'électrodes forme une cellule et la chambre de détection peut comporter jusqu'à 1000 cellules élémentaires déployées sur un arc de cercle de 45 ou 50 degrés. Les dimensions de ces cellules sont de l'ordre de 1 mm en épaisseur, 30 mm en largeur et 50 mm en profondeur et les cellules sont espacées de 0,2 à 1,2 mm. L'efficacité de détection quantique de l'ordre de 50 à 60 % est fonction de la pression du gaz.

III.1.1.3.1.3.3 Filtrage et collimation :

Le filtrage et la collimation permettent la mise en forme du faisceau de rayons X.

Filtrage :

Il est effectué par une lame métallique de faible épaisseur. Il permet d'obtenir un spectre de rayonnement étroit, et d'approcher le monochromatisme.

Collimations primaires et secondaires :

La collimation primaire est située en aval du filtrage. Elle calibre le faisceau de rayons X en fonction de l'épaisseur de coupe désirée. Elle limite l'irradiation inutile.

Le collimateur secondaire a pour but de minimiser la quantité de rayonnement diffusé

responsable de la dégradation du contraste.

Le collimateur secondaire peut être constitué de lamelles de plomb focalisées sur le foyer du tube et placées sur la chaîne des détecteurs. La structure des électrodes des détecteurs à gaz, de par leur profondeur, favorise la collimation.

III.1.2 La planification de traitement (TPS) :

La préparation du traitement est réalisée grâce à un système de planification de traitement TPS pour déterminer la distribution de dose dans la tumeur et les zones avoisinantes. Cette distribution de dose doit être optimum de manière à ce que les tissus normaux autour reçoivent le minimum de dose. Plusieurs TPS sont utilisés dans les structures hospitalières.

Ils intègrent des algorithmes de calcul de la distribution de dose, des outils de traitements des images médicales et de "contourage" de tumeur pour définir les volumes cibles.

Suivant le degré de complexité et les risques associés au traitement, la modélisation et la simulation seront plus ou moins complexifiées. Les différentes étapes de la planification de traitement sont :

- le placement des faisceaux : choix des angles d'incidences pour éviter au maximum les structures les plus critiques. Ce choix est généralement fait dans une représentation dite en beam's eye view, c'est-à-dire vue du faisceau incident.

- l'ajustement des faisceaux : choix du type de rayonnement, des accessoires, des modificateurs de faisceaux.

- la phase de calcul dosimétrique où le programme va calculer la dose déposée par chaque faisceau et quantifier l'irradiation dans chaque organe considéré.

- La validation clinique du résultat et le transfert des paramètres de traitement pour la réalisation pratique des accessoires puis de l'irradiation sous la machine.

III.1.2.1 Définition des volumes cible:

A partir des images médicales, les médecins et les physiciens médicaux délimitent les volumes cibles à traiter et les organes à risques à protéger.

Le radiothérapeute dessine sur les différentes coupes d'images scanné du patient, l'ensemble des structures saines à protéger ainsi que les différents volumes à irradier. Ces notions de volumes ont été données dans le rapport N°50 de l'ICRU [ICRU-50, 1993] qui distingue [7] :

III.1.2.1.1 Le volume tumoral GTV (Gross Tumor Volume) :

Il correspond à la tumeur et aux tissus envahis macroscopiquement par du tissu cancéreux ; ils sont visibles à l'examen clinique, endoscopique ou grace aux technique d'imagerie.

III.1.2.1.2 Le volume clinique ou CTV (Clinical Target Volume) :

Correspond au volume tumoral ou à son « lit d'exérèse », additionné des tissus à forte probabilité d'envahissement infra clinique.

Ces volume peuvent être continus (tissus de proximité) ou discontinus (territoire ganglionnaire) ; ils sont déterminés directement grâce à la connaissance des différents cancers, à leur types histologique et leur « capacité » à l'extension ou la dissémination.

III.1.2.1.3 Le volume planifié ou PTV (Planning Target Volume) :

Correspond au volume clinique augmenté d'une marge dite « de sécurité ».

Le principe de la marge de sécurité est d'intégrer la difficulté à positionner, de manière précise et reproductible le volume dans le faisceau. En fait, il faut prendre en compte les mouvements des organes pendant la séance (respiration) ainsi que les imprécisions, liées aux aléas de la technique et de la balistique.

III.1.2.1.4 Volume taité TV (Treated Volume):

Découle de la technique de traitement ; effectivement, en radiothérapie externe, les tissus traversés sont concernés par une proportion plus ou moins importante de la dose totale; des points extérieurs au volume planifié peuvent recevoir des doses proches de la dose prescrite.

III.1.2.1.5 Volume irradié IV (Irradiated Volume) :

Découle également de la balistique, il correspond au volume recevaant une certain proportion de la dose prescrite (par exemple 50%), suffisante pour être prise en compte par rapport à la tolérance des tissus traversés.

III.1.2.1.6 Les organes à risques (moelle, cristallin, rectum, vessie...) :

Situé à proximité du volume planifié, ils seront identifiés et si possible exclus du volume irradié ; ils seront l'objet d'un traçage de conteur par le médecin et d'une étude dosimétrique par la personne spécialisée en radiophysique.

En pratique :

Pour la définition des volumes, le médecin radiothérapeute mènera son action en deux temps : Dans un premier temps, il prend en compte le cas clinique, la forme histologique du cancer, l'histoire de la maladie et le type d'évolution : la prescription « se formalise » (elle prend forme suite à une logique de déduction) ;

Dans un second temps, grâce à un logiciel de dosimétrie informatisée il trace, sur des images en coupe, les conteurs, soit du CTV doit du GTV ou bien du PTV : la prescription « se concrétise » (elle prend forme suite à la matérialisation des limites des volumes par un tracé).

Figure2.4: les différents volumes définis lors de la planification de traitement.