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Enhancing Nuclear Safety


Research

Theses in progress

Risk of complications associated to external radiotherapy : comparative study of the dose delivered to normal tissues by advanced radiotherapy techniques


Host laboratory: Ionizing Radiation Dosimetry Laboratory (LDRI)

Beginning of the thesis: October 2016

Student name: Julie COLNOT


Subject description (in French)
L'utilisation de la radiothérapie externe dans le traitement des cancers n'a cessé d'augmenter ces dernières années et elle intervient aujourd'hui dans plus de 50 % des traitements. Les nouvelles techniques utilisées permettent une meilleure conformation à la tumeur grâce à de hauts gradients de dose générés par de multiples faisceaux fins et à l'aide d'un asservissement à la respiration du patient. Cependant, ce gain en précision se fait au prix de l'exposition d'un plus grand volume de tissus sains. Ces doses aux tissus sains, conjointement délivrées par un plus grand balayage des faisceaux et par les techniques d'imagerie embarquée, augmentent alors le risque encouru par le patient de développer des complications à court, moyen et long terme.

Cette thèse a pour but d'estimer les doses délivrées aux tissus sains par les techniques avancées de radiothérapie externe. Ce travail va se concentrer dans un premier temps sur une étude des doses périphériques délivrées en stéréotaxie pulmonaire par l'accélérateur Cyberknife. L'évaluation sera d'abord menée par modélisation avec le code Monte Carlo Penelope à l'aide d'une géométrie de la tête de l'accélérateur réalisée précédemment au laboratoire. Dans un premier temps, des développements supplémentaires de ce modèle seront nécessaires pour permettre une détermination précise des doses hors champ puis après validation du modèle, celles-ci seront évaluées après implémentation de fantômes voxelisés réalistes. Dans un second temps, des outils dosimétriques basés sur les films radiochromiques (dosimétrie 2D) et les gels dosimétriques (dosimétrie 3D) seront mis au point puis validés afin de mesurer avec précision les doses délivrées par les techniques avancées de radiothérapie en dehors du volume cible dans des fantômes anthropomorphes. Les doses délivrées par les systèmes d'imagerie embarquées seront également évaluées. Cette étude s'effectuera en collaboration avec l'institut Curie.

Une étude bibliographique préliminaire a permis de souligner la diversité et la sévérité des complications à moyen et long terme associées à l'irradiation pulmonaire ainsi que les différents facteurs de risques. La grande majorité des paramètres notés sont d'ordre dosimétriques tels que le volume de tissu irradié et la dose reçue. Cependant, ces facteurs dosimétriques sont évalués à l'aide des systèmes de planification de traitement qui sont peu précis pour estimer les doses déposées à distance du champ. De plus, la localisation tumorale semble également être un important facteur de risque.

Enfin, une caractérisation approfondie d'un gel dosimétrique commercial est en cours afin d'évaluer sa sensibilité et sa précision qui pourraient justifier son utilisation dans ce travail.


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