Dosimetry for synchrotron stereotactic radiotherapy : from a macroscopic approach to microscopic energy deposits consideration. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2010

Dosimetry for synchrotron stereotactic radiotherapy : from a macroscopic approach to microscopic energy deposits consideration.

Dosimétrie pour la radiothérapie stéréotaxique par rayonnement synchrotron : d'une vision macroscopique aux considérations microscopiques des dépôts d'énergie.

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Magali Edouard
  • Function : Author
  • PersonId : 875251

Abstract

Numerous therapeutic strategies are currently being evaluated to find a curative treatment for high grade glioma. Among them, radiation therapy is partially effective but limited by the insufficient differential effect that can be reached between the dose delivered to the tumor compared to the one received by the healthy tissues. Synchrotron stereotactic radiotherapy aims at increasing this differential effect with a localized dose boost obtained by low energy x-rays stereotactic irradiations (< 100 keV) in presence of heavy elements restricted to the target area. This PhD work takes place in the general context of the future clinical trials foreseen at the European Synchrotron Radiation Facility. The first objective was to optimize the dose delivery to the target, at a macroscopic scale. We have demonstrated in particular that an even number of weighted beams was required to homogenize the tumor dose distribution. Microdosimetry studies were then performed to evaluate the dose delivered at the cellular level, taking into account the fine high-Z element distribution. These theoretical results have been compared to in vitro studies. Cell survival studies were performed using either a 3D glioma model (spheroids) or cells irradiated in suspension in an iodinated medium.
De nombreuses stratégies thérapeutiques sont explorées pour trouver un traitement curatif aux gliomes de haut grade pour lesquels il n'existe pas de réelle solution. Parmi ces techniques, la radiothérapie apporte une réponse significative mais limitée par un effet différentiel insuffisant pour éradiquer la tumeur tout en préservant les tissus sains. La radiothérapie stéréotaxique par rayonnement synchrotron permet d'augmenter cet effet différentiel en augmentant localement la dose de rayonnement au niveau de la tumeur, par l'effet synergique d'une irradiation avec des rayons-X de basse énergie (< 100 keV) en présence d'un élément lourd préalablement incorporé à la tumeur. Ce travail de doctorat s'inscrit dans le cadre de la préparation des essais cliniques de radiothérapie stéréotaxique prévus au synchrotron de Grenoble. Le premier objectif de ce travail a été l'optimisation des paramètres l'irradiation basée sur une étude dosimétrique globale des plans de traitement. Nous avons notamment montré l'intérêt d'utiliser un nombre fini et apparié de faisceaux correctement pondérés pour homogénéiser la dose dans la tumeur. La suite de ces travaux a consisté en l'étude de la répartition des dépôts d'énergie à l'échelle cellulaire prenant en compte la distribution fine de l'élément lourd dans le tissu (micro-dosimétrie). Il est en effet crucial que les photoélectrons générés sur les atomes lourds, qui restent dans l'espace extracellulaire dans le cas des agents de contraste iodés, puissent atteindre les cibles cellulaires. Cette approche microdosimétrique a été comparée à des résultats de survie cellulaire obtenus in vitro, soit sur un modèle cellulaire 3D (cellules tumorales cultivées sous forme de sphéroïdes), soit sur des cellules irradiées en suspension dans un milieu iodé.
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tel-00512664 , version 1 (31-08-2010)

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  • HAL Id : tel-00512664 , version 1

Cite

Magali Edouard. Dosimétrie pour la radiothérapie stéréotaxique par rayonnement synchrotron : d'une vision macroscopique aux considérations microscopiques des dépôts d'énergie.. Physique [physics]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00512664⟩
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