|
Cet annuaire nous permet de recenser des informations sur des thèses soutenus dans les dernières années. |
|
MODELISATION DE LA DISTRIBUTION DE DOSE EN PROTONTHERAPIE PAR SUPERPOSITION DE FAISCEAUX ELEMENTAIRES
Thésard: RAKOTOMALALA Hanitra
Lieu de la thèse:
Institut Curie
Institut Curie
Soutenance: le 20/12/2000
à Institut Curie
Mots clés (FR): Radiothérapie, Protonthérapie, Calcul de dose, Système de planification de traitement
Résumé (FR):
Ce travail est consacré à l'élaboration d'un algorithme de calcul de dose pour la protonthérapie dédiée aux applications intracrâniennes du Centre de Protonthérapie d'Orsay (C.P.O.). Une représentation basée sur la décomposition du faisceau thérapeutique en faisceaux élémentaires de section infinitésimale appelés pencil beams a été utilisée. La dose provenant de chacun de ces faisceaux élementaires est le produit d'une composante centrale extraite expérimentalement, avec une composante radiale de forme gaussienne décrivant la distribution protonique due à la diffusion multiple coulombienne. Le faisceau thérapeutique du C.P.O., de type passif, est doté d'un dispositif de mise en forme complexe influant sur la diffusion protonique. L'influence globale des éléments diffuseurs de la ligne du faisceau, celle de la modulation en énergie, celle du compensateur et celle du patient ont été déterminées sous la forme de relations analytiques. La validité des approximations employées a été évaluée. Au niveau du terme central, elles concernent les réactions nucléaires, le straggling en parcours, et la prise en compte des hétérogénéités. Les modélisations relatives à la dispersion protonique radiale ont été validées expérimentalement. L'algorithme de calcul de dose a été intégré dans un logiciel de planification de traitement. Une étude a été menée sur les paramètres de sommation des faisceaux élémentaires, afin de réduire le temps de calcul tout en maintenant un haut niveau de précision. L'algorithme a été validé expérimentalement pour différentes configurations d'irradiation, à l'aide d'un nouvel outil de comparaison employant des critères composites d'acceptabilité en dose et en position. Un bon accord est obtenu entre calculs et mesures (écarts inférieurs à 3.0 % et 2.0 mm) pour un temps de calcul avantageux pour l'utilisation clinique (de l'ordre de 20 sec pour 10000 points de calcul sur DEC Alpha 500 MHz).
Ce travail est consacré à l'élaboration d'un algorithme de calcul de dose pour la protonthérapie dédiée aux applications intracrâniennes du Centre de Protonthérapie d'Orsay (C.P.O.). Une représentation basée sur la décomposition du faisceau thérapeutique en faisceaux élémentaires de section infinitésimale appelés pencil beams a été utilisée. La dose provenant de chacun de ces faisceaux élementaires est le produit d'une composante centrale extraite expérimentalement, avec une composante radiale de forme gaussienne décrivant la distribution protonique due à la diffusion multiple coulombienne. Le faisceau thérapeutique du C.P.O., de type passif, est doté d'un dispositif de mise en forme complexe influant sur la diffusion protonique. L'influence globale des éléments diffuseurs de la ligne du faisceau, celle de la modulation en énergie, celle du compensateur et celle du patient ont été déterminées sous la forme de relations analytiques. La validité des approximations employées a été évaluée. Au niveau du terme central, elles concernent les réactions nucléaires, le straggling en parcours, et la prise en compte des hétérogénéités. Les modélisations relatives à la dispersion protonique radiale ont été validées expérimentalement. L'algorithme de calcul de dose a été intégré dans un logiciel de planification de traitement. Une étude a été menée sur les paramètres de sommation des faisceaux élémentaires, afin de réduire le temps de calcul tout en maintenant un haut niveau de précision. L'algorithme a été validé expérimentalement pour différentes configurations d'irradiation, à l'aide d'un nouvel outil de comparaison employant des critères composites d'acceptabilité en dose et en position. Un bon accord est obtenu entre calculs et mesures (écarts inférieurs à 3.0 % et 2.0 mm) pour un temps de calcul avantageux pour l'utilisation clinique (de l'ordre de 20 sec pour 10000 points de calcul sur DEC Alpha 500 MHz).
Titre (UK): MODELISATION DE LA DISTRIBUTION DE DOSE EN PROTONTHERAPIE PAR SUPERPOSITION DE FAISCEAUX ELEMENTAIRES
Mots clés (UK): Radiotherapy, Proton therapy, Dose calculation algorithm, Treatment planning system
Résumé (UK):
A proton dose calculation algorithm has been developed for the intracranial treatments at the Proton Therapy Centre of Orsay (C.P.O.). A representation of the therapeutic proton beam as a set of a large number of proton pencil beams has been used. The dose distribution given by each pencil beam is expressed as the product of a central term, derived from measurements, with a radial Gaussian distribution resulting from multiple Coulomb scattering. The passive-type therapeutic beam line at C.P.O. is endowed with a complex shaping system which has an influence on proton scattering. Analytical relations have been determined in order to account for the global effect of the beam-line scattering elements, the energy modulation, the influence of the compensator and that of the patient. The validity of the approximations introduces in the pencil beam representation has been assessed. Those related to the central term concern nuclear reactions, range straggling and the modelling of inhomogeneities. The models used to predict the protonic radial spread have been experimentally validated. The proton dose calculation algorithm has been implemented into a treatment planning system. The investigation of optimised parameters for the pencil beam summation has been carried out in order to reduce the computing time while maintaining a high level of accuracy. The algorithm has been experimentally validated for various irradiation geometries, using a new comparison tool which features composite acceptability criteria in dose and position. A good agreement has been found between calculations and measurements (deviaitions lower than 3.0 % and 2.0 mm) with an advantageous computation time for clinical use (about 20 sec for 10000 computation points on DEC Alpha 500 Mhz).
A proton dose calculation algorithm has been developed for the intracranial treatments at the Proton Therapy Centre of Orsay (C.P.O.). A representation of the therapeutic proton beam as a set of a large number of proton pencil beams has been used. The dose distribution given by each pencil beam is expressed as the product of a central term, derived from measurements, with a radial Gaussian distribution resulting from multiple Coulomb scattering. The passive-type therapeutic beam line at C.P.O. is endowed with a complex shaping system which has an influence on proton scattering. Analytical relations have been determined in order to account for the global effect of the beam-line scattering elements, the energy modulation, the influence of the compensator and that of the patient. The validity of the approximations introduces in the pencil beam representation has been assessed. Those related to the central term concern nuclear reactions, range straggling and the modelling of inhomogeneities. The models used to predict the protonic radial spread have been experimentally validated. The proton dose calculation algorithm has been implemented into a treatment planning system. The investigation of optimised parameters for the pencil beam summation has been carried out in order to reduce the computing time while maintaining a high level of accuracy. The algorithm has been experimentally validated for various irradiation geometries, using a new comparison tool which features composite acceptability criteria in dose and position. A good agreement has been found between calculations and measurements (deviaitions lower than 3.0 % and 2.0 mm) with an advantageous computation time for clinical use (about 20 sec for 10000 computation points on DEC Alpha 500 Mhz).
ajouté par leprince le 19/08/2007 consulté 1306 fois 