Evolutions technologiques en radiothérapie externe (fichier

DESS TBH
Année 2000 - 2001
Myriam COULIBALY & Boris GEYNET

DESS TBH
Année 2000 - 2001
Myriam COULIBALY & Boris GEYNET
Résumé
La radiothérapie externe a bénéficié ces dernières années d’importants développements
technologiques. L’ensemble de ces progrès a contribué à l'élaboration de techniques d'irradiation de
plus en plus sophistiquées, aboutissant à une distribution plus précise de la dose et à une meilleure
connaissance de sa répartition. Ces équipements concernent les accélérateurs linéaires et l'importation
des images (scanner ou IRM) sur les consoles informatiques dédiées à la planification et à
l'optimisation des traitements.
Ainsi, dans ce rapport seront détaillées les avancées technologiques en matière de collimation,
d’imagerie portale, de dosimétrie tridimensionnelle et de modulation d’intensité. Puis les aspects
normatifs et réglementaires seront abordés, ainsi que le contrôle qualité en radiothérapie.
Mots clés : Radiobiologie, volumes cibles, dosimétrie, accélérateurs linéaires, radiothérapie
conformationnelle, collimateur multilame, imagerie portale, modulation d’intensité, contrôle qualité.
Abstract
Important technological developments occurred last few years. These progresses optimize
treatment delivery in the target volume and achieve superior dose homogeneity. Moreover, new
radiation treatments allow a uniform biological effect avoiding complications to surrounding tissue.
These equipments deal with linear accelerators and images from modalities such as computed
tomography or MRI on computers dedicated to planification and optimization treatments.
In this report, we focus on advanced technology such as multileaf collimator, portal imaging,
3D dosimetry and intensity modulation. We also present regulations, standards and quality control
related to radiotherapy.
Keywords : Radiobiology, target volumes, dosimetry, linear accelerators, conformational
radiotherapy, multileaf collimator, portal imaging, intensity modulation, quality control.

REMERCIEMENTS
Nous tenons à remercier Monsieur le Professeur G. CHEVALLIER, responsable du DESS de
Technologies Biomédicales Hospitalières de Compiègne, pour nous avoir encadré et conseillé tout au
long de ce projet.
Nos remerciements s’adressent aussi à Monsieur J.-P. MONTAGNE, Radiophysicien au centre
hospitalier de Compiègne, pour avoir eu la gentillesse de répondre à nos nombreuses questions, pour
sa grande disponibilité et pour son accueil au sein de son service. Effectivement, nous avons pu
profiter de son expérience en matière de technologie et de techniques d’irradiation.
Nous mentionnons également le Dr D. GAY, radiothérapeute, pour nous avoir renseigné au
sujet des différents aspects médicaux.
Merci aussi à Madame A. LAMON (Ingénieur en radioprotection) et Monsieur A. BRIDIER
(Physicien) de l’Institut Gustave Roussy, pour l’ensemble de la documentation fournie qui nous a été
très précieuse.
Nous n’oublions pas le Dr T. KIFFEL du ministère chargé de la santé, pour avoir actualisé nos
connaissances concernant la réglementation en radioprotection.
L’Office de Protection contre les Rayonnements Ionisants, a répondu à nos interrogations par
l’intermédiaire d’H. BEAUVAIS que nous n’oublions pas de mentionner, et à M.-H. MASSUELLE de
l’Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire.
Merci à l’ensemble des physiciens hospitaliers qui ont aimablement répondu au questionnaire
que nous leur avons envoyé.
Les constructeurs de matériel de radiothérapie (accélérateurs linéaires, logiciels de
dosimétrie…) ont été particulièrement généreux quant à la documentation commerciale et technique
mise à notre disposition et portant sur leur gamme de produits. Nous citons donc les sociétés ELEKTA
(qui a racheté l’activité oncologique de PHILIPS) et VARIAN (qui a racheté l’activité oncologique de
GEMS).

SOMMAIRE
Introduction _____________________________________________________________________________ 1
I PRESENTATION GENERALE ________________________________________________________ 2
A. La curiethérapie ____________________________________________________________________ 2
1. Définition _______________________________________________________________________ 2
2. Les sources utilisées en curiethérapie __________________________________________________ 2
B. La radiothérapie externe______________________________________________________________ 3
1. Définition _______________________________________________________________________ 3
2. Les alternatives thérapeutiques _______________________________________________________ 4
C. Radiobiologie ______________________________________________________________________ 4
1. Interactions des rayonnements avec la matière___________________________________________ 5
2. Effets biologiques des rayonnements ionisants___________________________________________ 5
D. Principes physiques _________________________________________________________________ 6
1. Les grandeurs dosimétriques utilisées en radiothérapie et radioprotection______________________ 6
2. Les différentes énergies utilisées______________________________________________________ 6
II. LES TRAITEMENTS EN RADIOTHERAPIE ___________________________________________ 7
A. Préparation d’une radiothérapie externe__________________________________________________ 7
1. Détermination du plan de traitement___________________________________________________ 7
2. La simulation_____________________________________________________________________ 8
3. Dosimétrie et durée d’irradiation ____________________________________________________ 10
4. Mise en place - séance préliminaire à l’irradiation _______________________________________ 11
B. Un exemple d’irradiation : le sein _____________________________________________________ 11
1. Epidémiologie___________________________________________________________________ 11
2. Technique d’irradiation____________________________________________________________ 12
C. Quelques doses stérilisatrices_________________________________________________________ 14
III. PRINCIPE ET EVOLUTIONS TECHNIQUES _________________________________________ 14
A. Historique________________________________________________________________________ 14
B. Principe général de fonctionnement des accélérateurs linéaires_______________________________ 15
C. Evolutions techniques_______________________________________________________________ 18
1. Ondes progressives et ondes stationnaires _____________________________________________ 18
2. Collimateur multilames____________________________________________________________ 19
3. L’imagerie « portale »_____________________________________________________________ 22
4. La dosimétrie et les systèmes informatiques____________________________________________ 24
D. Apports thérapeutiques______________________________________________________________ 25
IV. ROLE DES DIFFERENTS ACTEURS ________________________________________________ 26
A. Identification des acteurs ____________________________________________________________ 26
B. Que font-ils ? Quelles sont leurs responsabilités ?_________________________________________ 26
V. ASPECTS REGLEMENTAIRES ET NORMATIFS______________________________________ 28
A. Le rôle de l’OPRI (Office de Protection contre les Rayonnements Ionisants)____________________ 28
B. Directives et normes relatives à la radioprotection_________________________________________ 28
1. Directive EURATOM (Communauté européenne de l’énergie atomique) 97/43________________ 28
2. Les locaux et la radioprotection en radiothérapie ________________________________________ 30
C. Les accélérateurs et la radioprotection __________________________________________________ 32
VI. CONTROLE QUALITE EN RADIOTHERAPIE________________________________________ 33
A. Nécessité de l'assurance qualité en radiothérapie__________________________________________ 33
B. Contrôle qualité dans l’exécution quotidienne du traitement_________________________________ 34
Conclusion _____________________________________________________________________________ 36
Bibliographie ___________________________________________________________________________ 37
Annexes _______________________________________________________________________________ 38

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INTRODUCTION
La radiothérapie externe a bénéficié ces dernières années d’importants développements
technologiques. Ces améliorations ont abouti à des modifications dans la conception du traitement de
radiothérapie, imposant notamment la technique conformationnelle et la précision qu'elle implique.
Elles concernent les équipements des accélérateurs linéaires et l'importation des images (scanner ou
IRM) sur les consoles informatiques dédiées à la planification et à l'optimisation des traitements.
Ces progrès ont contribué à l'élaboration de techniques d'irradiation de plus en plus
sophistiquées, aboutissant à une distribution plus précise de la dose et à une meilleure connaissance de
sa répartition. La radiothérapie conformationnelle est née de l’invention des collimateurs multilames.
Ces derniers ont rendu envisageable de nouvelles perspectives thérapeutiques telles que la modulation
d’intensité, l’irradiation avec faisceaux personnalisés…
L’objectif est une meilleure répartition de la dose au volume cible en épargnant au maximum les
tissus sains avoisinants. Ainsi se sont développées des techniques d’imagerie portale (clichés de
contrôle) et de dosimétrie tridimensionnelle. C’est dans ce but que des procédures d'optimisation et
d'assurance qualité ce sont mises en place. Dans un même souci d’amélioration continue et de sécurité
des patients, les services sont aussi tenus au contrôle rigoureux des caractéristiques physiques des
accélérateurs.
Les directives EURATOM imposent une nouvelle réglementation en radioprotection. Il est donc
intéressant de s’interroger sur les répercussions possibles sur la sécurité des patients, les équipements
et l’infrastructure d’un service.
Dans ce rapport nous traiterons donc des différents thèmes cités ci-dessus. Ainsi, après avoir
défini la radiothérapie externe et les différentes stratégies thérapeutiques, nous évoquerons les
principes techniques et physiques des accélérateurs linéaires. Puis nous détaillerons les principales
évolutions technologiques relatives à la radiothérapie externe. Nous étudierons ensuite les aspects
réglementaires et normatifs régissant les pratiques radiothérapeutiques, avant d’aborder le contrôle
qualité.