Contrôle faisceau en radiothérapie & hadronthérapie

Radiotherapy techniques have evolved over the past twenty years. For photon beams, the development of tools such as multi leaf collimators, machines such as cyberknife or tomotherapy, have improved the conformation of treatments to the tumor volume and lowered maximum dose to healthy tissue. In another register, the use of protontherapy is expanding in all countries and the development of carbon ions beams for hadrontherapy is also increasing. If techniques improve, the control requirements for the monitoring of the dose administered to patients are always the same. This document presents, first, the ins and outs of the different techniques of external beam radiotherapy: photon treatments, protons and hadrons. Starting from the basis of clinical requirements, it sets the variables to be measured in order to ensure the quality of treatment for the different considered modalities. It then describes some implementations, based on precise and rigorous specifications, for the monitoring and measurement of beams delivered by external beam radiotherapy equipments. Two instrumental techniques are particularly highlighted, plastic scintillators dosimetry for the control of megavoltage photon beams and ionization chamber dosimetry applied to protontherapy or radiobiology experiments conducted at the GANIL facility. Analyzes and perspectives, based on the recent developments of treatment techniques, are delivered in conclusion and can serve as guide for future instrumental developments.Les techniques de radiothérapie externe ont beaucoup évolué ces vingt dernières années. Pour les photons, le développement d'outils comme les collimateurs multilames, de machines comme le cyberknife ou la tomothérapie, ont permis d'améliorer la conformation des traitements au volume tumoral et de diminuer la dose maximale aux tissus sains. Dans un autre registre, l'usage de la protonthérapie s'élargi t dans tous les pays et l'hadronthérapie par ions carbone commence également à prendre son essor. Si les techniques s'améliorent, les exigences de contrôle de la dose administrée aux patients sont toujours les mêmes. Ce document expose, en premier lieu, les tenants et aboutissants des différentes techniques de radiothérapie externe : traitements photons, protonthérapie et hadronthérapie. Partant du fondement des exigences cliniques, il établit les grandeurs qu'il faut mesurer pour garantir la qualité du traitement pour les différentes modalités envisagées. Il expose ensuite quelques réalisations, basées sur des cahiers des charges précis et rigoureux, dans le domaine du contrôle et de la mesure des faisceaux délivrés par les équipements de radiothérapie externe. Deux techniques instrumentales sont particulièrement développées, la dosimétrie par scintillateurs plastiques pour le contrôle des faisceaux de photons et la dosimétrie par chambre d'ionisations appliquée à la protonthérapie ou aux expériences de radiobiologie menées sur l'installation de GANIL. Les analyses et les perspectives, basées sur les évolutions récentes des machines de traitement, sont livrées en conclusion et pourront servir de guide pour les développements instrumentaux futurs