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la Revue Médico-Chirurgicale
du CHU de Charleroi
Numéro RMC 2016-4
Dans ce numéro :
Contacts : [email protected] - paulin[email protected]
• Le groupe de radiophysique médicale du CHU de Charleroi
M. Tomsej, V. Baltieri, J.-L. Greffe, C. Leclercq, A. Monseux, A. Sottiaux, O. Tonet
• Développement d’une méthodologie permettant l’utilisation de la
dosimétrie portale pour la vérification des traitements de stéréotaxie
élaborés avec un TPS (« Treatment Planning System ») dédié (iPlan)
V. Baltieri, C. Leclercq, A. Monseux, A. Sottiaux et M. Tomsej
Département de Radiothérapie, Hôpital A.Vésale, Charleroi, Belgique
• Evaluation de la précision de la dosimétrie portale comme outil de
vérification de plans cliniques VMAT utilisant DOLPHIN/COMPASS
Anne Monseux, Valérie Baltieri, Cédric Leclercq, Alain Sottiaux et Milan Tomsej
• Evaluation de PRIMO comme outil de vérification de calcul de dose
de plans VMAT pour un accélérateur TrueBeam)
A. Sottiaux, V. Baltieri, C. Leclercq, A. Monseux et M. Tomsej
• Développement d’un programme d’audits externes dosimétriques pour
technologies avancées en radiothérapie : un projet de recherche de
l’Agence Internationale de l’Energie Atomique (IAEA)
M. Tomsej, chef du département de Radiophysique Médicale
V. Baltieri, C. Leclercq, A. Monseux, A. Sottiaux, O. Tonet, M. Tomsej

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Bienvenue dans le monde stupéfiant de la « pharmacie » et « chirurgie » nucléaire.
Nous allons découvrir des métiers passionnants : les radiophysiciens, les techni-
ciens dosimétriques et les « qualiticiens », œuvrent chaque jour, souvent dans
l’ombre, pour améliorer votre santé.
Grâce à l’exploitation de techniques de haut vol, des technologies numériques les
plus modernes, il est possible actuellement d’offrir des traitements de radiothéra-
pie de plus en plus ciblés.
A l’Hôpital A. Vésale, au centre de radiothérapie, un nouvel accélérateur linéaire de
dernière génération, Novalis Truebeam STx (VARIAN) doté de plusieurs systèmes
d’imagerie va permettre de positionner le patient avec grande précision. Grâce à une
technique développée à l’Hôpital A. Vésale (VMAT, VoluMetric ArcTherapy) par les
radiophysiciens, il est actuellement possible « sculpter » les hautes doses aux volumes
tumoraux uniquement lors de l’irradiation des patients, les épargnant ainsi d’effets
secondaires difficilement acceptables. La qualité de vie des patients s’en verra amé-
liorée et le traitement sera plus efficace.
Nous pouvons nous rendre compte, avec cette discipline, à quel point la médecine
du « futur » se développe. Le médecin, seul, sera définitivement intégré dans une
structure de soin ultraspécialisée où les sciences fondamentales seront exploitées
plus que jamais au bénéficie de tous.
J’en profite pour féliciter, au nom des médecins, Monsieur Milan Tomsej, radiophysi-
cien médical, chef de service et ses collaborateurs, pour leur implication au service
de nos patients mais aussi pour l’excellence de leur travail dans la recherche fonda-
mentale et appliquée dans le domaine de la radiothérapie.
Dr Olivier Gilbert, Pneumologue, Rédacteur en Chef de la RMC.
RMC 2016-4- http://www.chu-charleroi.be/RMC/
Rédacteur en Chef
Docteur Olivier Gilbert
Rédacteurs Adjoints
Docteur Guy Bruninx
Docteur Philippe Rondeaux
Responsable Informatique
Docteur André Vandenberghe
Secrétariat
Madame Béatrice Pol
Maquette & mise en page
Monsieur Frédéric Noël
Service communication
Pauline Dehavay
Comité de la Revue
Docteur Sofiane Boulares
Docteur Dany Brohee
Docteur Eric Carlier
Docteur Nabil Daoudi
Docteur Didier Dequanter
Docteur Badih El Nakadi
Docteur Eric Guerin
Docteur Benoit Guillaume
Monsieur Lambert Lesoil
Docteur Thibaut Richard
Monsieur Serge Stenuit
Éditorial
Comité de rédaction

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RMC 2016-4- http://www.chu-charleroi.be/RMC/
Le groupe de radiophysique médicale
du CHU de Charleroi
La radiophysique médicale est une branche de la
physique appliquée qui regroupe les applications
de la physique en médecine. Elle concerne essen-
tiellement les domaines de la radiothérapie, de
l'imagerie médicale, de la médecine nucléaire et de
la radioprotection. Le radiophysicien médical est
responsable des aspects techniques relatifs à la
production et l'utilisation des rayonnements ioni-
sants ou non au sein de l'établissement de santé,
ainsi que de l'optimisation et/ou de la planification
des tâches associées à la radiophysique médicale.
Un service de radiophysique médicale est généra-
lement basé dans un établissement de soin ou
dans une université et son action peut s'étendre de
la pratique clinique, au développement technolo-
gique et à la recherche.
Histoire de la physique médicale :
découverte des rayons X et de la
radioactivité
Les débuts de la physique médicale sont la conséquence des travaux de Wilhelm Röntgen
sur les rayons X. Au cours de ses différents essais, il parvient en 1895 à observer la fluo-
rescence d'un écran et remarque ainsi que ces rayonnements sont capables de tra-
verser la matière. Il renouvelle l'expérience avec plusieurs matériaux dont du papier,
du caoutchouc, du verre ou du bois puis observe des différences de densité sur
l'écran lorsqu'il place sa main devant le tube. Cette observation des « ombres plus
sombres de l'os sur l'image que les ombres de la main » va devenir le principe de la
radiographie. D'autres essais le conduisent à l'utilisation de films photographiques
dont les premiers clichés anatomiques radiographiques sur sa femme Anna Berthe
Roentgen le 22 décembre 1895. Wilhelm Röntgen reçoit le premier prix Nobel de
physique en 1901 « en témoignage des services extraordinaires rendus par sa dé-
couverte des remarquables rayons ultérieurement nommés d'après lui ».
De futures découvertes, telles que celles d’Henri Becquerel (radioactivité naturelle),
Pierre et Marie Curie (radioactivité artificielle) ont fait évoluer la physique nucléaire et
atomique. Leurs applications à la médecine vont rapidement se développer en com-
mençant par l'imagerie médicale dont les premières radiographies sont largement re-
prises dans la presse et attire un large public.
Applications de la physique médicale
Les principaux domaines d'activité de la radiophysique médicale en milieu hospitalier
sont la radiothérapie, l'imagerie médicale, la médecine nucléaire et la radioprotection.
Actuellement, la répartition des effectifs dans les services est estimée à 80 % en ra-
diothérapie, 10 % en imagerie et 10 % en médecine nucléaire.
Radiothérapie (Hôpital André Vésale) : la clinique, la qualité,
la recherche, l’expertise et la formation
La majorité de l'activité de radiophysique médicale concerne la radiothérapie. Elle se com-
pose de différents domaines que sont la métrologie des radiations ionisantes, la planifica-
tion des traitements, les contrôles de qualité et la radioprotection.
M. Tomsej1, V. Baltieri1, J.-L. Greffe4, C. Leclercq2, A. Monseux1, A. Sottiaux1, O. Tonet3
1 Radiophysicien médical en radiothérapie - 2 Technicien dosimétriste
3 Qualiticienne - 4 Radiophysicien médical en imagerie médicale et médecine nucléaire
Equipe de Radiophysique Médicale en radiothérapie (de gauche à droite) :
Valérie Baltieri (Radiophysicienne), Alain Sottiaux (Radiophysicien), Cédric Leclercq
(Technicien dosimétriste), Milan Tomsej (Radiophysicien – chef de service),
Anne Monseux (Radiophysicienne), Odile Tonet (Qualiticienne)
Première radiographie de la main de
l’épouse de W. Röntgen, 1895.

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Métrologie des radiations ionisantes
La mesure de la dose absolue dans un faisceau d'irradiation délivré par un accélérateur
linéaire est le domaine réservé du radiophysicien médical. Il permet de définir la perfor-
mance de l'appareil en s’assurant de la qualité des faisceaux utilisés (dosimétries absolue
et relative). Sa connaissance est indispensable pour assurer la délivrance exacte de la
dose prescrite par le radiothérapeute. Elle permet d’éviter les sousdosages ou
surdosage(s).
La mesure de dose absolue est effectuée au moyen de détecteurs adéquats en suivant
différents protocoles et engage la responsabilité du radiophysicien. Ainsi le radiophysicien
est parfois appelé le « pharmacien des rayons ».
Planification des traitements
Il s'agit à l'aide de console informatique dotée d'un système de planification de traitement
et d'images numériques du patient, le plus souvent des images scanner, de choi-
sir une balistique de traitement et de calculer la dose délivrée dans les tissus en
prenant en compte la prescription médicale au volume cible et les tolérances des
tissus sains.
Les contours des volumes cibles et des organes à risques sont établis sur les
images scanner du patient par le radiothérapeute. La représentation en trois di-
mensions de ces volumes permet de visualiser en temps réel et pour toutes les
orientations leurs géométries. On obtient donc un patient « virtuel ». La balistique
de traitement est ainsi effectuée en choisissant le nombre de faisceaux qui seront
utilisés, ainsi que leur orientation, leur porte d'entrée et la forme du champ d'ir-
radiation pour se conformer au maximum autour du volume cible en épargnant
les organes à risques.
Ainsi, cet ordinateur très puissant est doté d’algorithmes mathématiques de calcul
de dose capables de simuler la trajectoire des particules entrant dans le patient
en 3 dimensions. Ces algorithmes sont développés, validés, contrôlés et surveillés
par les radiophysiciens.
Ceci permettra de visualiser la dose en navigant en 3 dimensions dans le patient, on pro-
cèdera ainsi une évaluation de la dose de radiations dans les régions tumorales d’une part,
et saines critiques d’autre part, où l’on surveillera qu’un excédent de dose ne soit délivré
dans ces zones à risque saines du patient.
Sousdosage
↑ Risque de
récidive
Tumeurs
cibles
Organes
critiques Surdosage
↑ risques de
complications
Visualisation d’un patient en 3 dimensions des
volumes cibles et critiques dans le TPS

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Une fois la planification du traitement terminée, elle sera discutée avec le radiothérapeute
et sera envoyée aux systèmes informatiques des accélérateurs linéaires pour réaliser le
traitement du patient, qui s’échelonnera sur plusieurs séances.
Le service de radiothérapie a acquis il y a quelques années un nouvel accélérateur linéaire
de dernière génération, Novalis Truebeam STx (VARIAN) doté de plusieurs systèmes d’ima-
gerie qui vont permettre de positionner le patient avec grande précision (moins d’un milli-
mètre pour certains cas). Son installation et sa caractérisation (commissionnement) ont
été réalisées par l’équipe des radiophysiciens pendant plusieurs mois afin de pouvoir utiliser
cet accélérateur sophistiqué avec grande précision et sécurité.
Ce nouvel équipement a permis d’implémenter de nouvelles techniques d’irradiation pour
des traitements de tumeurs intracrâniennes, telles que la radiochirurgie stéréotaxique. De
même, une autre technique de traitement, connue sous le nom d’IMRT ou VMAT (radio-
thérapie par modulation d’intensité), permet de sculpter une dose très élevée de radiations
autour des volumes cibles tout en épargnant les organes sains critiques avoisinants. Cette
technique est utilisée pour le traitement de tumeurs ORL, gynécologiques, prostatiques
et pulmonaires. Il s’ensuit clairement –outre une escalade de dose dans les volumes tu-
moraux- une baisse impressionnante des effets secondaires liés à la radiothérapie, comme
cela pouvait être le cas auparavant.
Ces traitements sophistiqués préparés par les radiophysiciens durant la phase de planifi-
cation de traitement requièrent une précision pointue du positionnement du patient grâce
aux systèmes d’imagerie embarqués ou non à l’accélérateur.
Technique de radiochirurgie pour tumeurs intracrâniennes. Arcs formés d’un ensemble de
petits faisceaux utilisés pour le traitement des tumeurs intracrâniennes en conditions sté-
réotaxiques et planifiés grâce au système de planification « iPlan »