Radiothérapie externe Sources de rayonnement en radiothérapie Radiothérapie externe Jour 7 – Présentation 4

Objectif Se familiariser avec les sources de rayonnements, les dispositifs et les équipements auxiliaires utilisés en radiothérapie externe. 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) 3 3

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. MODIFIED

(voir NFI Appen. II.10 et II.15) Planification de traitement Prescription Etape très importante pour l´optimisation de la protection dans les expositions médicales (voir NFI Appen. II.10 et II.15) Planification Planning is the most important link between clinical intention and the practical treatment. Traitement

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 Collection de rapports de Sûreté, AIEA 17; 2000 “Lessons learned from accidental exposures in radiotherapy “ 6 6

Simulateur de radiothérapie 7 7

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 8

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 9

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

Equipement à rayons X superficiels et d´orthovoltage 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 DSP 30 - 60 cm Qualité typique du faisceau (CDA): 0.2 - 5 mm Cu 11

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. 12 12

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 13 13

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. 14

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 The lecturer may particularly emphasize the first point. The strong dose gradients are due to FSDs of 10 to 25cm in practice. Shorter the treatment distance higher the influence of inverse square law and hence to ensure accurate dose delivery the treatment distance should be accurate Calibration of beams is typically done at surface, therefore electron contamination from lead glass cones can be of concern.

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   Panneau de contrôle

Equipement à rayons X d´orthovoltage (profonds) 17

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 In order to reach deep seated tumours higher energy x-rays of 150-400 kVp were used. As it could reach deeper tissue than superficial x-rays were termed deep x-ray therapy. The usual depth of treatment with this is about 20 mm. Applicators / cones are used in this type of treatment also. tube à rayon X Applicateur

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 Deep X-ray therapy was used for treatment close to the surface such as ribs and spinal cord. However once the mega-voltage therapy was started, this was withdrawn from use.

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 The lecturer may point out the drawbacks of using low energy x-rays for the treatment of deep seated tumours.

Equipements à rayons gamma 21

Equipements à rayons gamma (suite) Tête contenant la source et mécanisme de transfert de la source 22

Pourquoi préférer unité Cobalt sur Orthovoltage? The above table gives a comparison of Cobalt with an orthovoltage unit (Deep X-ray therapy unit. The lecturer may use this slide to further explain why Telecobalt units are preferred over deep x-ray therapy units.

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.

Collimateur de positionnement du patient 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 Collimateur de positionnement du patient 25

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

Accélérateur linéaire (suite) Concept 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 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 29

Accélérateur linéaire (suite) Tête d´une structure complexe pour manipuler des énergies et des modalités multiples 30

Accélérateur linéaire (suite) Pupitre de commandes complexe 31

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. 32

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 33

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 34

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

A comparison: Cobalt unit Vs Linac The above table gives a comparison of the Telecobalt unit and Linear accelerator.

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 . 37

Conditions générales de sûreté (suite) Signaux d´alarme et symboles 38

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 39 39

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 . 40