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Accélérateur linéaire (suite) - International Atomic Energy Agency

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Sources de rayonnement
en radiothérapie
Radiothérapie externe
IAEA
International Atomic Energy Agency
Jours 7 – Cours 4
Objectif
Se familiariser avec les sources de rayonnements, les
dispositifs et les équipements auxiliaires utilisés en
radiothérapie externe.
IAEA
2
Contenu
• Planification de traitement
• Simulateurs de radiothérapie
• Unités de rayons X superficiels / orthovoltage
• Unités de cobalt-60, y compris le Gamma-knife
• Accélérateurs linéaires
• Tomodensitomètres (CT scanners) pour
radiothérapie
• Collimateurs multilames (CML)
IAEA
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Objectifs cliniques
Délivrer le dose et la distribution de la dose qui est adéquate
pour le contrôle de la tumeur, mais qui minimise également
les complications dans le tissu normal.
Remarque: C’est pas le rôle de l'organisme de réglementation d’
évaluer les décisions cliniques des médecins autorisés à
prescrire des traitements de radiothérapie.
IAEA
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Planification de traitement
Prescription
Planification
Traitement
IAEA
Etape très importante
pour l´optimisation de
la protection dans les
expositions médicales
(voir NFI Appen. II.10 et
II.15)
Planification de traitement
• Environ 1/3 des problèmes est directement lié à la
planification du traitement
• Les problèmes peuvent affecter un seul patient ou
une cohorte de patients
IAEA
Collection de rapports de Sûreté, AIEA 17; 2000
“Lessons learned from accidental exposures in radiotherapy “
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Simulateur de radiothérapie
IAEA
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Equipement de radiothérapie externe
L´équipement à rayons X thérapeutiques fonctionne dans
la gamme de:• 10 kVp - 150 kVp (superficiel)
• 150 kVp - 400 kVp (orthovoltage / profond)
Sources radioactives ( équipement de rayonnements γ )
• Cobalt 60 & Caesium 137
Accélérateurs linéaires d´électrons, de mégavoltage (pour
thérapie avec rayons X et électrons)
• Accélérateur linéaire
IAEA
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Niveaux typiques de rayonnements
Telethérapie avec des sources de Co 60
• L´activité des sources peut être de 400 TBq (~10,000 Ci)
• La fuite moyenne de rayonnements (sans faisceau) ne
devrait pas excéder 0.02 mGy/h à 1 m. c.-à.-d. qu´il
faudrait 50 heures d´exposition pour 1 mSv
• En général, il faut chercher à réduire au minimum le
temps passé dans la salle de traitement
IAEA
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Niveaux typiques de rayonnements (suite)
Accélérateur linéaire arrêté
• Il n´y a pas de faisceau utile de rayonnements une fois le
faisceau arrêté.;
• Cependant, juste après l´arrêt des faisceaux de
haute énergie (> 10 MeV) il peut y avoir une
radioactivité induite, mais elle a typiquement des
périodes très courtes (seconds ou minutes).
• Il est recommandé de retarder l´entrée dans la
salle, en particulier après de longues expositions
IAEA
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Equipement à rayons X superficiels et d´orthovoltage
Superficiel
• 40 kVp - 120 kVp
Orthovoltage (“profond”)
• 150 kVp - 400 kVp
• Pour traiter de petites lésions
de peau d´une profondeur
allant jusqu’à ~ 5 cm
• Taille maximale typique de
l´applicateur < 7cm de
diamètre
• DSP typique < 30 cm
• Qualité typique du faisceau
(CDA): 0.5 - 8 mm Al
• Pour traiter des lésions de peau,
des métastases osseuses de ~
20cm de profondeur
• Utilise des applicateurs ou des
diaphragmes
IAEA
• DSP 30 - 60 cm
• Qualité typique du faisceau
(CDA): 0.2 - 5 mm Cu
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Equipement à rayons X superficiels
• Des verrouillages
empêchent
d´éventuelles
combinaisons
inadéquates de kVp
et de filtrations
• La contamination
électronique des
applicateurs peut
être significative.
IAEA
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Equipement à rayons X superficiels (suite)
La dose dépend
fortement de la
distance source-peau,
de la filtration et de
l´aire de la surface de
l´applicateur
IAEA
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Equipement à rayons X superficiels (suite)
Fournit une gamme de kVp, mA et de filtres
Les filtres sont
utilisés pour
absorber les
photons de basse
énergie qui peuvent
augmenter la dose
délivrée sur la peau.
IAEA
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Problèmes avec la radiothérapie superficielle
• Objectifs à distance courte de la peau (FSD)
et donc un rendement élevé et une grande
influence de la loi du carré inverse
• Calibration difficile en raison de gradient de
forte dose
IAEA
Problèmes avec la radiothérapie superficielle
• Dose déterminé par une
minuterie
• marche/arrêt des effets
doivent être considérés
• Faisceaux de photons
peuvent être contaminés
par des électrons diffusés à
partir de l'applicateur
IAEA
Panneau de contrôle
Equipement à rayons X d´orthovoltage (profonds)
IAEA
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Thérapie à rayons X d´orthovoltage (profonds)
•
•
•
•
•
Utilise tube à rayons X classique
Plage d'énergie des rayons X 150 - 400 kV
Principalement utilisé dans 250 à 300 kV
Profondeur de traitement d'environ 20 mm
Applicateurs sont utilisés dans le traitement
superficiel
tube à rayon X
Applicateur
IAEA
Thérapie à rayons X d´orthovoltage (profonds)
• Pénétration suffisante pour le traitement
palliatif des lésions osseuses relativement
proches de la surface (nervures, la moelle
épinière)
• Principalement remplacés par des modalités
de traitement de haute énergie pour le
traitement d'autres lésions
IAEA
Inconvénients des rayons X profond
• Dose plus élevée à l'os - absorption photoélectrique
• Dose maximale à la surface par conséquent dose plus
élevé à la peau
• Traitement à une profondeur de quelques centimètres
seulement possibles
• Basse énergie, donc rayonnement diffusé haute
IAEA
Equipements à rayons gamma
IAEA
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Equipements à rayons gamma (suite)
Tête contenant la source et mécanisme de transfert de la
source
IAEA
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Pourquoi préférer unité Cobalt sur Orthovoltage?
Unit Othovoltage
150- 400 KV rayon X
Dose maximale sur la peau
Meilleure absorption par l'os
Traitement à une profondeur de quelques
centimètres
Distribution de dose non uniforme
Dispersion supérieur donc plus grandes
pénombre
Unité verticale
IAEA
Unité Cobalt
1.25 Mev
Photon
Dose maximale à une profondeur de 5 mm
Absorption de la dose relativement
uniforme
Pénétration supérieur tumeurs profondes
Distribution de dose relativement uniforme
Plus de diffusion vers l'avant, pénombre
moindre
Unité Partiellement isocentrique
Unité gamma (Scalpel gamma )
• Le dispositif scalpel gamma contient 201 sources de cobalt
•
•
•
•
60 d'environ 30 curies chaque
Elle est placée dans une rangée circulaire dans un
ensemble fortement blindé.
Le dispositif vise des rayonnements gamma à travers un
point situé dans le cerveau du patient cible.
Le patient porte un casque spécialisé qui est fixé
chirurgicalement à leur crâne ainsi que la tumeur du
cerveau reste immobile au point des rayons gamma cible.
Par conséquent, il est également connu comme la chirurgie
stéréotaxique.
IAEA
Unité gamma (Scalpel gamma )
L´unité gamma:• emploie de nombreuses sources de forte activité de 60Co placées
dans un dispositif tel que les faisceaux de rayonnements
convergent au point de traitement indiqué.
• est utilisée pour traiter les tumeurs de la tête
IAEA
Collimateur de positionnement
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du patient
Accélérateur linéaire
Les accélérateurs modernes ont
un certain nombre d´options de
traitement. p.e.
• Rayons X ou électrons (mode
duel)
• 2 énergies de rayons X
• 5 énergies ou plus
d´électrons
IAEA
Accélérateur linéaire (suite)
Concept
IAEA
27
Accélérateur linéaire (suite)
Exposition aux rayonnements:
• est contrôlée par deux systèmes indépendants de
chambres d´ionisation d´intégration de
transmission .
• l’un des deux systèmes est désigné comme
système primaire et doit couper l´exposition
quand le nombre d´unités mesurées correct est
atteint
• ces deux systèmes dirigent le faisceau
IAEA
28
Accélérateur linéaire (suite)
• L´autre système appelé système secondaire coupe
l´exposition après 0.4 Gy additionnels
• La plupart des accélérateurs modernes ont
également un temporisateur qui coupe l´exposition si
les deux systèmes de chambre d´ionisation échouent
IAEA
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Accélérateur linéaire (suite)
Tête d´une structure
complexe pour manipuler
des énergies et des
modalités multiples
IAEA
30
Accélérateur linéaire (suite)
Pupitre de
commandes
complexe
IAEA
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Accélérateur linéaire (suite)
Systèmes de vérification
Tous les fabricants d´accélérateurs produisent des systèmes de
vérification commandés par ordinateur, qui vérifient que les paramètres
sélectionnés dans le pupitre de commande:• Soient corrects pour un fonctionnement approprié de
l´accélérateur; et
• Correspondent exactement aux paramètres définis pour un
patient en particulier dans la planification du traitement.
IAEA
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Accélérateur linéaire (suite)
Collimateurs pour rayons X
Rectangulaires (conventionnels)
• La transmission à travers les collimateurs devrait être
inférieure à 2% du faisceau primaire (de traitement)
Collimateurs multilames (CML)
• La transmission à travers les collimateurs devrait être
inférieure à 2% du faisceau primaire (de traitement)
• La transmission entre les lames doit être vérifiée; elle
doit être inférieure à la spécification du fabricant
IAEA
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Accélérateur linéaire (suite)
Les applicateurs d´électrons peuvent être:-
• Des côtés ouverts pour les accélérateurs modernes qui
utilisent des feuilles diffusantes doubles ou des
faisceaux balayés;
• Fermés pour les accélérateurs anciens qui utilisent une
feuille unique de diffusion
La fuite doit être évaluée dans les deux types d’applicateur:-
• à côté du faisceau ouvert;
• aux côtés des applicateurs
IAEA
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Accélérateur linéaire (suite)
Neutrons:-
• Ne doivent être considérés que si l´énergie du faisceau de
rayons X est > 10 MV
Les problèmes qui nécessitent d´être considérés quand les
neutrons sont présents incluent:
• Activation neutronique
• Problèmes de barrière
IAEA
A comparison: Cobalt unit Vs Linac
Unité Cobalt
1.25 MeV Gamma Photon
Dose maximale à une
profondeur de 5 mm
Source doit être changé tous
les 4 à 5 ans
Rayonnements de fuite
présent même lorsque le
faisceau est éteint
Diamètre de 1-2 cm de la
source
Grandes pénombre
Absorption de la dose
relativement uniforme
Pénétration supérieur
tumeurs profondes
Photon gamma seulement
IAEA
Accélérateur linéaire
4-21 MT faisceaux de photons
Dose maximale à profondeur très
grande avec de l'énergie
Aucune source radioactive
Radiation seulement lorsque la
source est sous tension est activée
Source de 1mm - source ponctuelle
presque
petites pénombre
Absorption de la dose uniforme
Énergie supérieure à Cobalt
possible. Également possible de
sélectionner des énergies plus élevé
Faisceau d'électrons de différentes
énergies possibles
Conditions générales de sûreté
• Il doit y avoir une indication claire dans le pupitre de
commande et dans la salle de traitement montrant que la
machine est en opération
• Des verrouillages doubles doivent être installés sur toutes
les portes dans la salle de traitement de façon à ce que
l´ouverture d´une porte coupe le faisceau. Il ne sera
possible de reprendre le traitement que du pupitre de
commande .
IAEA
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Conditions générales de sûreté (suite)
Signaux d´alarme et symboles
IAEA
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Conditions générales de sûreté (suite)
Systèmes “à sûreté intégrée”
Il faut deux systèmes indépendants pour couper l´irradiation,
comme par exemple:• Deux dosimètres d´intégration indépendants dans le
faisceau
• Deux temporisateurs indépendants
• Un dosimètre d´intégration et un temporisateur
Chaque système doit pouvoir couper l´irradiation
IAEA
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Conditions générales de sûreté (suite)
Collimation
L’ exposition doit être limitée à la région à examiner ou traitée
par l´utilisation de collimateurs alignés avec le faisceau de
rayonnements.
Le taux d´exposition en dehors de la région examinée ou
traitée, dû à la fuite sera maintenu aussi bas que possible .
IAEA
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