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Enhancing Nuclear Safety


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Estimate of doses due to secondary neutrons received by protontherapy patients: case of ophthalmological treatments

Florent MARTINETTI, doctorate of University Paris XI Orsay, 248 p., defended on the 10th december 2009

Summary

Les travaux de recherche menés au cours de cette thèse ont eu pour objet d’évaluer les doses dues aux neutrons secondaires reçues par les organes du patient situés en dehors du champ de traitement. L’étude a été axée sur le cas des traitements ophtalmologiques réalisés à l’Institut Curie – centre de Protonthérapie d’Orsay (ICPO). En premier lieu, un modèle de la ligne de faisceau de 75 MeV utilisée pour ces traitements à Orsay a été développé avec le code de calcul Monte Carlo MCNPX. Dans un second temps plusieurs validations expérimentales du modèle ont été mises en oeuvre. Elles concernent : (i) la distribution de dose des protons dans un fantôme d’eau, (ii) l’équivalent de dose ambiant dû aux neutrons secondaires, H*(10), ainsi que les spectres neutroniques dans la salle de traitement, et (iii) les doses déposées par les neutrons secondaires dans un mannequin anthropomorphe. L’accord entre les simulations et les mesures a été jugé suffisamment correct pour considérer le modèle de la ligne de traitement comme représentatif du faisceau utilisé en clinique à l’ICPO.L’estimation numérique des doses secondaires reçues par les organes du patient a été réalisée à l’aide d’un fantôme mathématique de type MIRD. Les doses absorbées dues aux neutrons secondaires ont été calculées pour plusieurs organes. Les valeurs les plus élevées, estimées au niveau de l’oeil non traité, du cerveau et de la thyroïde, sont respectivement égales à 800, 310 et 235 μGy pour un traitement de 60 Gy équivalent 60Co délivrés à l’oeil. Les organes recevant une dose équivalente supérieure à 1 mSv sont ceux situés sur la partie antérieure du corps, directement exposée aux neutrons générés dans la ligne de traitement. Un facteur 10 sur la dose équivalente est observé entre les organes situés à proximité de la zone traitée et ceux plus profond et éloignés du champ de traitement. L’utilisation du concept de dose efficace s’avère peu adapté pour caractériser la protection radiologique du patient en protonthérapie.
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Laurent Donadille, the thesis supervisor

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