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IRSN, Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire

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Enhancing Nuclear Safety


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Evaluation of doses due to secondary neutrons received by patients treated by protontherapy during intracranial treatments

Rima Sayah has defended her thesis on 19th October 2012 in Kremlin-Bicêtre.

Document type > *Mémoire/HDR/Thesis

Keywords >

Research Unit > IRSN/DRPH/SDE/LDRI

Authors > SAYAH Rima

Publication Date > 19/10/2012

Summary

La protonthérapie est une technique avancée de radiothérapie qui permet de délivrer une dose élevée à la tumeur, tout en épargnant au mieux les tissus sains environnants, grâce aux propriétés balistiques des protons. Cependant, des particules secondaires, principalement des neutrons, sont créées par les interactions nucléaires que les protons initient dans les composantes de la ligne et de la salle de traitement, ainsi que dans le patient. Ces neutrons secondaires conduisent à des doses indésirables déposées aux tissus sains situés à distance du volume cible, dont la conséquence pourrait être une augmentation du risque de développement de seconds cancers chez les patients traités et en particulier chez les enfants. L’objectif de la thèse est d’évaluer les doses dues aux neutrons secondaires reçues par des patients de différents âges traités par des faisceaux de protons de 178 MeV pour des tumeurs intracrâniennes. Les traitements sont réalisés dans la nouvelle salle de l’Institut Curie-centre de Protonthérapie d’Orsay équipée d’un bras isocentrique.


Les composants de la ligne et de la salle de traitement ont été modélisés à l’aide du code de calcul Monte Carlo MCNPX. Le modèle obtenu a été validé par une série de comparaisons de calculs à des mesures expérimentales. Ces comparaisons ont concerné : a) les distributions de doses du faisceau de protons primaire dans un fantôme d’eau, b) la spectrométrie des neutrons, c) les équivalents de doses ambiants en différents points de la salle et d) les doses secondaires au sein d’un fantôme physique anthropomorhe. Des accords satisfaisants ont été obtenus entre les calculs et les mesures, permettant ainsi de considérer le modèle comme validé.


Les fantômes hybrides-voxelisés de différents âges, développés par l’Université de Floride ont été ensuite introduits dans le modèle et des calculs de doses dues aux neutrons secondaires aux différents organes de ces fantômes ont été réalisés. Les doses diminuent lorsque la distance de l’organe au champ de traitement augmente et lorsque l’âge du patient augmente. La dose maximale, égale à 16,5 mGy pour un traitement délivrant 54 Gy à la tumeur, est reçue, pour le fantôme de 1 an, par les glandes salivaires. Une incidence latérale du faisceau de protons peut délivrer des doses quatre fois plus élevées qu’une incidence antéro-supérieure pour certains organes.


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