Evaluations des doses dues aux neutrons secondaires reçues par des patients de différents âges traités par protonthérapie pour des tumeurs intracrâniennes

La protontherapie est une technique avancee de radiotherapie qui permet de delivrer une dose elevee a la tumeur, tout en epargnant au mieux les tissus sains environnants, grâce aux proprietes balistiques des protons. Cependant, des particules secondaires, principalement des neutrons, sont creees par les interactions nucleaires que les protons initient dans les composantes de la ligne et de la salle de traitement, ainsi que dans le patient. Ces neutrons secondaires conduisent a des doses indesirables deposees aux tissus sains situes a distance du volume cible, dont la consequence pourrait etre une augmentation du risque de developpement de seconds cancers chez les patients traites et en particulier chez les enfants. Cette these a pour objectif d’evaluer par calcul les doses dues aux neutrons secondaires recues par des patients de differents âges traites a l’Institut Curie- centre de protontherapie d’Orsay (ICPO) par des faisceaux de protons de 178 MeV pour des tumeurs intracrâniennes. Les traitements sont realises dans la nouvelle salle de l’ICPO equipee d’un bras isocentrique IBA. Les composants de la ligne et de la salle de traitement ainsi que la source de protons ont ete modelises a l’aide du code de calcul Monte Carlo MCNPX. Le modele obtenu a ete valide par une serie de comparaisons de calculs a des mesures experimentales. Ces comparaisons ont concerne : a) les distributions de doses laterales et en profondeur du faisceau de protons primaire dans un fantome d’eau, b) la spectrometrie des neutrons en une point de la salle, c) les equivalents de doses ambiants en differents points de la salle et d) les doses a distance du volume cible au sein d’un fantome physique anthropomorhe. Des accords satisfaisants ont ete obtenus entre les calculs et les mesures, permettant ainsi de considerer le modele comme valide.Les fantomes hybrides-voxels de differents âges, developpes par l’Universite de Floride ont ete ensuite introduits dans le modele et des calculs de doses dues aux neutrons secondaires aux differents organes de ces fantomes ont ete realises. Les doses diminuent lorsque la distance de l’organe au champ de traitement augmente et lorsque l’âge du patient augmente. Un patient de 1 an peut recevoir des doses deux fois plus elevees qu’un adulte. La dose maximale, egale a 16,5 mGy pour un traitement delivrant 54 Gy a la tumeur, est recue, pour le fantome de 1 an, par les glandes salivaires. Une incidence laterale (gauche ou droite) du faisceau de protons peut delivrer des doses deux fois plus elevees qu’une incidence superieure (gauche ou droite), et quatre fois plus elevees qu’une incidence antero-superieure pour certains organes. Des doses equivalentes aux organes dues aux neutrons ont ete aussi calculees. Les facteurs de ponderation wR des neutrons varient entre 4 et 10, et les doses equivalentes atteignent au maximum 155 mSv au cours d’un traitement complet.