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Radiation.

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Le rôle de la radiothérapie dans le traitement du cancer est de délivrer une certaine dose sur un certain volume cible, tout en épargnant le plus possible les organes sains entourant ce volume cible. Comme le traitement se fait la plupart du temps de manière fractionnée, la qualité du repositionnement du patient d’une fraction à l’autre joue un rôle important dans l’issue du traitement. Pendant de nombreuses années, la réalisation de gammagraphies (film radiologique irradié avec le faisceau de traitement) a constitué la méthode de référence pour vérifier le bon positionnement du patient. Cependant, cette méthode est fastidieuse et consomme un temps important. Par ailleurs, les nouvelles techniques de traitement (radiothérapie conformationnelle, radiothérapie par modulation d’intensité) requièrent une précision de plus en plus importante dans le positionnement, rendant les contrôles par imagerie de plus en plus nombreux. C’est dans ce cadre que les systèmes d’imagerie portale électronique (Electronic Portal Imaging Devices, EPID en anglais) trouvent toute leur utilité. Ces systèmes permettent de réaliser des images digitales à partir de faisceaux de photons de haute énergie utilisés pour le traitement du patient.
L’ère moderne de l’imagerie portale électronique a commencé au début des années 80 avec la démonstration par Norman Baily de l’utilisation d’un système fluoroscopique pour acquérir des images de transmission de faisceaux de haute énergie (quelques MV). L’introduction de systèmes à chambres d’ionisation liquides en 1990 a été rapidement suivie par l’introduction de systèmes fluoroscopiques basés sur un écran scintillateur et une caméra. Aujourd’hui, de nouvelles technologies ont fait leur apparition, rendant l’imagerie portale électronique de plus en plus performante : il s’agit des systèmes basés sur une matrice de (photo)diodes en silicium amorphe. Une description plus détaillée de certains de ces systèmes est présentée dans le Chapitre II.
Les systèmes d’imagerie portale électronique ont été développés à l’origine pour remplacer le couple traditionnel films-cassettes pour la vérification de la position du patient dans le champs d’irradiation. La qualité des images délivrées par l’imagerie portale, ainsi que par sa constance dans le temps, font donc partie des caractéristiques les plus importantes d’un EPID. En effet, la précision avec laquelle l’opérateur va estimer le décalage du patient par rapport à sa position de référence est fortement dépendante des détails des structures qu’il pourra identifier sur l’image de traitement, l’image de référence étant, en général, moins limitative sur le plan da la qualité. Cette vérification du positionnement du patient implique habituellement la comparaison d’une image portale acquise au cours d’une fraction du traitement avec une image de référence générée avant l’initiation du traitement. Parfois, la première image approuvée du traitement est aussi utilisée comme image de référence. Tandis que l’image portale est formée par un faisceau de haute énergie utilisé pour traiter le patient, l’image de référence peut être une image radiologique (par exemple un film de simulation), une image d’un faisceau de haute énergie ou une DRR (Digitally Reconstructed Radiograph).
Hashimoto et al ont montré que la vérification visuelle du repositionnement du patient sur la console de l’EPID donnait les mêmes performances que la méthode conventionnelle (gammagraphie et négatoscope). Mais l’intérêt principal de l’imagerie portale réside dans le fait que l’image est directement numérisée. Outre un archivage plus aisé, l’opérateur a donc la possibilité de modifier à volonté le contraste et la luminosité de l’image, de traiter l’image par divers « filtres » (algorithmes), afin de mieux discerner les structures relevantes pour l’évaluation du positionnement du patient. Par ailleurs, d’autres outils de comparaison manuelle, semi-manuelle ou automatique sont généralement disponibles dans les logiciels fournis avec le système d’imagerie portale. Ces divers éléments associés à une calibration géométrique rigoureuse et un contrôle de qualité régulier, permettent d’obtenir rapidement un grand nombre d’informations chiffrées précises sur le décalage du patient et de prendre ainsi les mesures adéquates pour corriger ce décalage. De nombreux protocoles de vérification « on-line » ou « off-line » ont ainsi été développés. Le rôle et l’importance des systèmes d’imagerie portale électronique dans le traitement radiothérapeutique se sont par ailleurs rapidement étendus, en dépassant l’usage premier de l’imagerie de contrôle. De nombreuses équipes ont étudié le comportement des EPID comme « dosimètres ». L’apport de l’imagerie portale à la dosimétrie in-vivo est désormais reconnu : ces systèmes sont faciles et rapides à mettre en place, reproductibles, et peuvent donner une véritable cartographie 2D de la dose. Le principe de cette dosimétrie de transit est soit de relier l’information du pixel en niveau de gris à une dose au centre du patient, en prenant en compte la transmission du patient, soit de comparer l’image dosimétrique obtenue avec la dose prévue au niveau de l’EPID par le logiciel de planification de traitement. Par ailleurs, l’imagerie portale est aussi utilisée pour la vérification des champs de traitement par modulation d’intensité, en présence ou non du patient ou pour la vérification de compensateurs 2D.
Les systèmes d’imagerie portale électronique ont trouvé également un autre champ d’application dans le contrôle de qualité des accélérateurs linéaires. Ils peuvent être utilisés pour le contrôle de qualité quotidien de la dose et de l’homogénéité du faisceau, pour déterminer la correspondance entre le champ lumineux et le champ de radiation, pour vérifier la constance de l’énergie des faisceaux d’électrons, pour vérifier les rotations de collimateur et de table, ou encore pour contrôler le déplacement et les positionnement des lames d’un collimateur multilame. Les applications nouvelles des systèmes d’imagerie portale se développent donc de plus en plus, et ces derniers tendent à remplacer les films dans le contrôle de qualité des accélérateurs linéaires médicaux.

Radiation Protection --- Radiation, Ionizing --- Radiotherapy

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Tout d’abord, rappelons que les caractéristiques, aussi bien au point de vue de la dose que de la qualité de l’image, de ces cinq scanners ont pu être comparées grâce au fait que les paramètres d’acquisition et de reconstruction étaient identiques.
Nous avons tout d’abord observé une augmentation de la dose, exprimée en fonction de l’épaisseur de faisceau nominale, avec le nombre de rangées de détecteurs. Cependant, en exprimant cette dose en fonction de l’épaisseur des coupes obtenues, nous avons constaté, pour l’acquisition de coupes fines, une diminution de la dose délivrée par l’IDT, le Brillance 16 et le Brillance 40 de presque 20% par rapport au Quad et de 40% par rapport au Dual. Ce gain devient négligeable pour les coupes plus épaisses.
En effet, le gain lors de l’acquisition de coupes fines est dû au fait que celles-ci sont acquises à partir d’une plus grande épaisseur de faisceau nominale. On en conclut que, dans le souci de délivrer le moins de dose au patient, il vaut toujours mieux faire des acquisitions à partir de la plus grande épaisseur de faisceau nominale possible.
Ensuite, nous avons remarqué que ce gain de dose est encore plus important lorsqu’on normalise l’index de dose pondéré à la quantité de bruit présent dans l’image. A nouveau, l’IDT, le Brillance 16 et le Brillance 40 sont comparables. Le gain par rapport au Dual et au Quad est respectivement de 150 et 90 % pour les coupes fines et d’environ 30% pour les coupes plus épaisses.
Ce gain est dû à l’amélioration de l’électronique de détection et à nouveau au fait que les coupes fines sont acquises à partir d’une épaisseur de faisceau nominale plus importante, accroissant ainsi le nombre de photons détectés grâce au rayonnement diffusé.
Cette étude devrait être poursuivie par une étude de la résolution à bas contraste afin de déterminer si l’augmentation de l’épaisseur de coupe nominale et donc l’augmentation de rayonnement diffusé ne cause pas une diminution de la qualité de l’image, surtout au niveau de la résolution à bas contraste.
Mais bien que cette étude ne soit pas terminée, lors d’une première visualisation des images, on peut dire que les images de l’IDT des scanners Brillance sont non seulement moins bruitées mais qu’en lus la résolution à bas contraste ne semble pas être diminuée.
L’avantage des scanners à nombreuses rangées de détecteurs est donc net et plus marqué aux coupes les plus fines. Cet avantage se traduit, à résolutions spatiales identiques, par une diminution de dose et de bruit tout en gardant une résolution à bas contraste similaire.

Radiology --- Radiography, Thoracic --- Radiation Protection --- Radiation, Ionizing

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Antenna radiation patterns. --- Radar

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