Developpement du DosiMap : Instrument de dosimetrie pour le contrôle qualite en radiotherapie

Abstract

This thesis deals with the development of a new dosimetry device for the control of radiotherapy beams. This device is composed of a plane plastic scintillator which is set within a polystyrene phantom. When the DosiMap is irradiated, light is produced. This light is composed of scintillation and Čerenkov radiation, and is accurately measured by a CCD camera. The analysis of the light distribution enables us to deduce the dose distribution in the scintillator plan.This device has many advantages such as tissue equivalence, a good spatial resolution, and a linear response with regard to energy. It also provides immediate measurements, and as a consequence, it is a very adapted tool for clinical use.After the introduction about the basic notions of radiotherapy, the different steps of the DosiMap development are exposed in this thesis. In a first time, plastic scintillators have been tested to determine the best one for this application. Then, the deconvolution of scintillation and Čerenkov radiation have been studied, because we only use scintillation to calculate the dose distribution. The camera being in the irradiation room, a lead shield has also been developed to protect the CCD detector from scattered radiations. Finally, the dose calibration and the dose response of DosiMap are exposed.All this work made feasible the measurement of dose distributions with a precision which turns out to be better than 2% for homogeneous photon beams. Excellent results were also obtained when modulated intensity beams are used.Cette thèse porte sur le développement du DosiMap, un nouvel instrument de dosimétrie pour le contrôle des faisceaux de radiothérapie. Ce dispositif est basé sur l'utilisation d'un scintillateur plastique plan placé au sein d'un fantôme de polystyrène. La distribution lumineuse produite par le DosiMap sous irradiation, composée de scintillation et de rayonnement Čerenkov, est mesurée par une caméra CCD, puis analysée afin d'en déduire la distribution de dose déposée dans le scintillateur.Ce dispositif possède un certain nombre d'avantages. Il est équivalent tissus, présente une bonne résolution spatiale et une réponse linéaire en énergie. Il permet également d'effectuer des mesures de dose immédiates, ce qui rend son utilisation adaptée à une utilisation clinique.Après une introduction des notions de base de la radiothérapie, les différentes étapes du développement de cet instrument sont exposées dans ce mémoire. Différents scintillateurs plastiques ont, dans un premier temps, été testés afin de déterminer le mieux adapté à cette application. Seule la scintillation étant proportionnelle à la dose, la déconvolution de la scintillation et du rayonnement Čerenkov a ensuite été réalisée. Enfin, la caméra se trouvant en salle d'irradiation, il a été nécessaire de mettre au point un blindage afin de la protéger. La calibration en dose du dispositif ainsi que sa réponse dosimétrique sont alors exposées.Ce travail a permis de mesurer des distributions de dose avec une incertitude inférieure à 2 % pour des faisceaux de photons homogènes. D'excellents résultats ont également été obtenus dans le cas de faisceaux modulés en intensité