Ce projet de maitrise concerne l'utilisation du recalage déformable pour la déformation des contours et la déformation des distributions de dose. Son but est d'étudier la possibilité de générer automatiquement des contours du jour par recalage déformable et de proposer une nouvelle méthode pour cumuler les doses sur l'ensemble d'un traitement de radiothérapie. La méthode consiste à recaler l'image CT, qui permet de faire des calculs de dose, sur l'image CBCT, qui montre l'anatomie du jour, dans le but d'améliorer les suivis de patients. Pour évaluer la possibilité d'utiliser cette méthode, le projet est divisé en trois parties, centrées autour de cas de cancer de la prostate. Premièrement, on caractérise les recalages déformables provenant du logiciel Elastix en utilisant les images d'un fantôme anthropomorphique. Les calculs de dose sur ces images montrent que la méthode permettrait de calculer précisément des doses sur image du jour. Deuxièmement, on quantifie la précision de la déformation de contours avec le logiciel OnQ rts. La précision est évaluée en comparant les contours recalés aux contours tracés manuellement à l'aide de métriques de similarité. Cette étude montre que les contours produits par recalage déformable doivent être corrigés par la suite pour améliorer leur précision. De plus, la combinaison de l'indice d'inclusivité et des contours comme la prostate et le contour externe du corps permettent d'évaluer avec le plus de précision les déformations anatomiques. Troisièmement, on démontre la faisabilité de déformer les doses du jour de manière à les cumuler à l'aide du logiciel Elastix. Le principal défi pour bien déterminer les écarts de dose en clinique serait de bien caractériser la précision des recalages des organes à risque, puisqu'ils sont situés près des régions de haut gradient de dose. Dans le futur, cette technique pourrait être utilisée si la qualité des recalages est bien contrôlée.

Le but de cette thèse est de proposer des solutions aux diverses lacunes de la technique d'irradiation corporelle totale (TBI) dynamique à vitesse variable. Le premier aspect étudié est la protection des organes à risque par des atténuateurs de plomb. La couverture de ces derniers a d'abord été caractérisée, puis une proposition de design a été faite afin de pallier aux lacunes engendrées par l'aspect dynamique de la technique. Ensuite le calcul de la dose et la planification du traitement ont été étudiés. Le calcul de la dose a d'abord été intégré dans le logiciel Pinnacle³, afin de permettre un calcul réaliste en milieu homogène ou hétérogène. Deux approches de modélisation de la fluence de radiation ont été évaluées, soit une modélisation standard pour faisceaux conventionnels et une modélisation d'un faisceau spécifique adapté aux particularités de la technique TBI. Ensuite, les calculs de dose obtenus ont été comparés aux doses calculées par le logiciel de planification utilisé jusqu'à présent pour le calcul des TBI, soit Theraplan plus et un modèle de faisceau standard. Les résultats ont montré que le modèle spécifique au TBI dans Pinnacle³ permet un calcul de dose précis qui reproduit bien les caractéristiques du champ TBI et ses conditions particulières. Puisque Pinnacle³ permet aussi un calcul de dose hétérogène précis, une étude sur la distribution de dose dans tout le corps des patients a été conduite. Cette étude rétrospective réalisée sur 10 patients a permis de visualiser les distributions tridimensionnelles de dose et ainsi, de localiser les différentes régions de surdosages et de sous dosages comme par exemple, au niveau des os et des poumons. L'aspect de l'optimisation du traitement a ensuite été abordé, soit par l'évaluation de différentes approches comme l'optimisation sur des points de dose ou sur des volumes et l'optimisation à partir d'un calcul de dose homogène ou hétérogène. Finalement, le dernier aspect étudié est celui de la mesure de la dose in vivo. Les chambres à ionisation et les MOSFET ont été caractérisés puis mis à l'étude lors de traitements afin de mesurer la dose à la sortie du patient et de calculer la dose au point de prescription à la mi-plan du patient.

Le récent développement de la méthode de discrimination spectrale pour la calibration des dosimètres à fibres scintillantes plastiques (PSD) a conduit au développement du premier dosimètre commercial de ce type, soit l’Exradin W1 (STANDARD IMAGING INC., Middleton, WI, U.S.). Comme tout nouveau dosimètre, celui-ci se devait d’être caractérisé afin d’évaluer sa fiabilité en conditions standards d’irradiation. Le but premier du projet était d’effectuer cette validation. Les résultats obtenus ont démontré que le dosimètre à scintillation était un excellent candidat pour réaliser des mesures de dose hors-champ telles que rencontrées lors de l’évaluation de la réduction de dose aux appareils cardiaques implantables (ACI) par blindage. Les mesures effectuées avec l’Exradin W1 ont démontré une importante réduction de dose autant pour les simples champs antéro-postérieurs (de 40 % à 80 % de réduction de dose) que pour les traitements cliniques complexes (entre 5 % et 45 % de réduction de dose). / The recent development of the spectral method for correction of the Cˇ erenkov light in plastic scintillation detectors (PSD) have led to the first commercial dosimeter of this type, the Exradin W1 (STANDARD IMAGING INC., Middleton, WI, U.S.). As any new commercial dosimeter, it had to be characterized and validated in different situations of radiation. The first purpose of this project was to perform this validation. The results of characterization have shown that PSD is an efficient dosimeter to make out-of-field doses measurements as required in the evaluation of the feasibility of using a lead sheet to reduce dose to Cardiac Implantable Electronic Devices, CIED. Measurements performed with PSD shown an important reduction of doses by the shielding for square anterior-posterior field (40 % to 80 %) and also for complex clinical treatments (5 % to 45 %).