Evaluation de l’algorithme eMC Eclipse (Version 15.5) de calcul de dose des électrons à DSP étendues utilisé en radiothérapie

Abstract

Due to the need for precision and the impact of associated risks, external beam radiotherapy cancer treatments are simulated on Treatment Planning Systems (TPS) before being performed to ensure that the medical prescription is followed, both in terms of irradiation of the targeted tumor and protection of healthy tissues. TPS thus calculate predictive dose distributions per electron beam, which are essential for delivering the prescribed dose. Monte Carlo methods for electron beam treatment planning represent a significant advancement in dose calculation accuracy compared to conventional algorithms. The treatment planning system based on the eMC Eclipse algorithm (Version 15.5) offers accurate dose calculation using the Monte Carlo method for high-energy electron beams. To validate this dose calculation algorithm, evaluation tests were carried out in a homogeneous water phantom by simulating standard clinical conditions. The measured and calculated dose distributions were compared for different combinations of energy, applicator and extended source-to-skin distances (SSD). The evaluation results showed that the algorithm used exhibits an excellent level of accuracy in dose calculation during treatment planning especially for low energies.

En raison des nécessités de précision et de l‟impact des risques associés, les traitements anticancéreux par radiothérapie externe sont simulés sur des Systèmes de Planification des Traitements (TPS) avant d‟être réalisés, afin de s‟assurer que la prescription médicale est respectée tant du point de vue de l‟irradiation de la tumeur ciblée que de la protection des tissus sains. Ainsi les TPS calculent des distributions de dose prévisionnelles par faisceau d‟électrons qui seront indispensables pour délivrer la dose prescrite. Les méthodes Monte Carlo pour la planification de traitement par faisceaux d'électrons représentent une avancée significative en termes de précision de calcul de dose, comparativement aux algorithmes conventionnels. Le système de planification de traitement basé sur l‟algorithme eMC Eclipse (Version 15.5) offre un calcul précis de dose par la méthode Monte Carlo pour des faisceaux d'électrons de hautes énergies. Afin de valider cet algorithme de calcul de dose, des tests d‟évaluation ont été effectués en fantôme d'eau homogène en simulant dans des conditions cliniques standards. Les distributions de dose mesurées et calculées ont été comparées pour différentes combinaisons d'énergie, d‟applicateur et de distances sourcepeau (DSP) étendues. Les résultats d‟évaluation ont montrés que l‟algorithme utilisé présente un excellent niveau de précision dans le calcul de dose lors d‟une planification de traitement surtout pour les faibles énergies

نظراً للحاجة إلى الدقة وتأثير المخاطر المصاحبة، تُجرى محاكاة علاجات السرطان بالإشعاع الخارجي باستخدام أنظمة تخطيط العلاج (TPS) قبل تنفيذها لضمان الالتزام بالخطة العلاجية، سواءً من حيث تشعيع الورم المستهدف أو حماية الأنسجة السليمة. وبالتالي، تحسب أنظمة تخطيط العلاج توزيعات الجرعة التنبؤية لكل حزمة إلكترونية، وهي ضرورية لإيصال الجرعة الموصوفة. تمثل طرق مونت كارلو لتخطيط علاج حزمة الإلكترونات تقدماً ملحوظاً في دقة حساب الجرعة مقارنةً بالخوارزميات التقليدية. يوفر نظام تخطيط العلاج القائم على خوارزمية eMC Eclipse (الإصدار 15.5) حساباً دقيقاً للجرعة باستخدام طريقة مونت كارلو لحزم الإلكترونات عالية الطاقة. أُجريت اختبارات تقييمية في نموذج مائي متجانس، يحاكي الشروط الإكلينيكية القياسية للتحقق من صحة حساب الجرعة بالاستخدام هذه الخوارزمية. تمت مقُارنة توزيعات الجرعة المقاسة والمحسوبة لمختلف تركيبات الطاقة و أداة تطبيق و مسافات ممتدة بين المصدر والجلد (م.م.ج). أظهرت نتائج التقييم أن الخوارزمية المستخدمة تتمتع بمستوى ممتاز من الدقة في حساب الجرعة أثناء تخطيط العلاج خاصة في الطاقات المنخفضة.