Neutron dosimetry in radiotherapy : experimental study and Monte Carlo personalised dose calculation tool development

Dosimétrie neutron en radiothérapie : étude expérimentale et développement d'un outil personnalisé de calcul de dose Monte Carlo

Halima Elazhar (1)

1 IPHC - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien

Treatment optimization in radiotherapy aims at increasing the accuracy of cancer cell irradiation while saving the surrounding healthy organs. However, the peripheral dose deposited in healthy tissues far away from the tumour are currently not calculated by the treatment planning systems even if it can be responsible for radiation induced secondary cancers. Among the different components, neutrons produced through photo-nuclear processes are suffering from an important lack of dosimetric data. An experimental and Monte Carlo simulation study of the secondary neutron production in radiotherapy led us to develop an algorithm using the Monte Carlo calculation precision to estimate the 3D neutron dose delivered to the patient. Such a tool will allow the generation of dosimetric data bases ready to be used for the improvement of “dose-risk” mathematical models specific to the low dose irradiation to peripheral organs occurring in radiotherapy.

L’optimisation des traitements en radiothérapie vise à améliorer la précision de l’irradiation des cellules cancéreuses pour épargner le plus possible les organes environnants. Or la dose périphérique déposée dans les tissus les plus éloignés de la tumeur n’est actuellement pas calculée par les logiciels de planification de traitement, alors qu’elle peut être responsable de l’induction de cancers secondaires radio-induits. Parmi les différentes composantes, les neutrons produits par processus photo-nucléaires sont les particules secondaires pour lesquelles il y a un manque important de données dosimétriques. Une étude expérimentale et par simulation Monte Carlo de la production des neutrons secondaires en radiothérapie nous a conduit à développer un algorithme qui utilise la précision du calcul Monte Carlo pour l’estimation de la distribution 3D de la dose neutron délivrée au patient. Un tel outil permettra la création de bases de données dosimétriques pouvant être utilisées pour l’amélioration des modèles mathématiques « dose-risque » spécifiques à l’irradiation des organes périphériques à de faibles doses en radiothérapie.

Mots clés: Dosimetry; Neutrons; Monte Carlo Simulation; Radiotherapy; Peripheral Dose; CR-39; Variance reduction technique

Mots clés: Dosimétrie; Neutrons; Simulation Monte Carlo; Radiothérapie; Dose périphérique; CR-39; Méthode de réduction variance

Domaines: Physique [physics]

Halima Elazhar. Dosimétrie neutron en radiothérapie : étude expérimentale et développement d'un outil personnalisé de calcul de dose Monte Carlo. Physique [physics]. Université de Strasbourg, 2018. Français. ⟨NNT : 2018STRAE013⟩. ⟨tel-02088062⟩