FR2945128A1 - Dosimetre pour le traitement de radiotherapie - Google Patents

Abstract

Le dosimètre (10) comporte, enrobé dans un matériau formant une enveloppe (14), une carte de circuit imprimé (11) sur laquelle est placé un transistor (1) MOSFET ayant une tension de seuil (V ) dont la valeur absolue augmente en fonction de la dose de rayonnements reçue, le transistor (1) présentant une épaisseur d'oxyde de grille comprise entre 0,8 et 2 µm. Le dosimètre (10) est souple de façon à pouvoir être placé sur une zone du corps d'un patient subissant un traitement de radiothérapie en s'adaptant à la forme de ladite zone du corps.

Description

La présente invention concerne un dosimètre pour les traitements de radiothérapie. Un tel dosimètre est destiné à être placé sur une zone du corps d'un patient subissant un traitement de radiothérapie, de façon à ce qu'il soit possible de mesurer ou de calculer la quantité de rayonnements ionisants reçus par le patient lors d'une séance. Le dosimètre peut ensuite être conservé comme moyen de preuve médicolégale. Selon un principe connu, la mesure de la dose reçue s'effectue au moyen d'un transistor MOSFET inclus dans le dosimètre, ce transistor présentant une tension de seuil dont la valeur absolue augmente en fonction de la dose de rayonnements reçue. En pratique, un dosimètre est placé sur le patient en début de séance, sur la zone du corps qui recevra le rayonnement. A l'issue de la séance, on mesure la tension de seuil du transistor, ce qui permet de connaître la dose de rayonnements reçue par le dosimètre, donc par le patient. On s'assure ainsi que le patient a bien reçu la dose prévue et on peut détecter des risques de mauvais réglage de l'appareil générant les rayonnements. De tels dosimètres connus, s'ils donnent généralement satisfaction, présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients.

En effet, ces dosimètres sont prévus pour être utilisés une seule fois, pendant une séance donnée. Ce mode opératoire, outre la quantité de déchets générés, présente l'inconvénient de permettre uniquement un contrôle de la dose reçue pour un faisceau, et en aucun cas d'assurer un suivi des doses reçues par le patient tout au long d'une séance ou d'un traitement, qui peut durer plusieurs semaines. L'utilisation du même dosimètre pendant toute la durée du traitement n'est généralement pas souhaitable, car le fractionnement des doses reçues, d'une part, et la quantité totale de rayonnements reçus, d'autre part, pourraient conduire à un sensibilité non satisfaisante du dosimètre au-delà de sa première utilisation.

A titre d'exemple, un faisceau de rayonnements correspond à environ 0,5 Gy et une séance compte en moyenne 4 faisceaux. Pour une thérapie de 4 à 8 semaines, avec environ 5 séances par semaine, on aboutit à une dose totale de 40 à 80 Gy environ. Or, la plupart des dosimètres connus sont conçus pour une dose inférieure à 15 Gy, voire même inférieure à 10 Gy, ce qui est tout à fait suffisant pour un usage unique.

Par ailleurs, avec les dosimètres connus, la valeur de la tension de seuil du transistor diminue très rapidement dans le temps. C'est pourquoi la mesure de cette valeur doit être effectuée immédiatement après la séance. Si l'on souhaite conserver le dosimètre pour pouvoir lire cette valeur ultérieurement, il est alors nécessaire d'équiper le dosimètre d'une mémoire apte à stocker la valeur de la tension seuil juste après l'irradiation. Dans ce cas, on ne mesurera pas directement la tension seuil, mais on lira la valeur de cette tension seuil dans la mémoire. La présence de cette mémoire augmente le coût du dosimètre, la complexité de sa structure, ainsi que ses dimensions.

En outre, afin d'obtenir une sensibilité de mesure satisfaisante, il est généralement procédé à une étape préliminaire d'irradiation du dosimètre, avant sa livraison. Cette étape est coûteuse en temps et en énergie. La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus.

A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un dosimètre destiné à être placé sur une zone du corps d'un patient subissant un traitement de radiothérapie, le dosimètre comportant, enrobé dans un matériau formant une enveloppe, une carte de circuit imprimé sur laquelle est placé un transistor MOSFET ayant une tension de seuil dont la valeur absolue augmente en fonction de la dose de rayonnements reçue, ledit dosimètre étant souple de façon à pouvoir s'adapter à la forme de ladite zone du corps du patient, et étant tel que le transistor présente une épaisseur d'oxyde de grille comprise entre 0,8 et 2 pm. Par traitement de radiothérapie , on entend toute technique 25 utilisant des rayonnements, ce qui inclut notamment la radiochirurgie et le radiodiagnostic. Ainsi, le dosimètre selon l'invention comporte un transistor dont l'oxyde de grille présente une épaisseur bien supérieure à celle de l'art antérieur, qui est typiquement inférieure à 0,4 pm. 30 Grâce à cette caractéristique, le transistor û et donc le dosimètre û permet de suivre avec précision des doses de rayonnements plus importantes, dépassant 20 Gy et pouvant par exemple aller jusqu'à 50 Gy, voire jusqu'à 100 Gy. Ainsi, le dosimètre selon l'invention peut être réutilisé à chaque séance d'un patient donné, pour mesurer à la fois la dose reçue au cours de la séance 35 considérée, mais également pour indiquer la dose totale cumulée de rayonnements reçus par le patient depuis le début de son traitement. Il est donc possible d'assurer un suivi global de la radiothérapie et ainsi d'accroître la sécurité du patient. En outre, avec une épaisseur d'oxyde de grille importante, la dérive dans le temps de la valeur de la tension seuil du transistor est considérablement diminuée. Par conséquent, moyennant un éventuel ajustement par la consultation d'une courbe de décroissance préalablement étalonnée, il est possible de mesurer la tension seuil du transistor avec une précision importante plusieurs semaines après une séance de radiothérapie, sans pour cela avoir besoin de recourir à une mémoire apte à stocker la valeur de cette tension seuil. De préférence, le transistor présente une épaisseur d'oxyde de grille comprise entre 1 et 2 pm, voire même entre 1,2 et 1,8 pm. Par exemple, cette épaisseur est de l'ordre de 1,6 pm. Il est à noter également que les tensions utilisées (à savoir la 15 tension de seuil du transistor et donc la tension de lecture) sont faibles. Elles sont comprises entre 1 et 5 V. Ces deux caractéristiques constituent un autre avantage de l'invention, à savoir que la sensibilité du dosimètre est améliorée par rapport à l'art antérieur, celle-ci étant de l'ordre de 5 mV/cGy, alors que la sensibilité des 20 dosimètres de l'art antérieur n'excède généralement pas 1 mV/cGy. L'erreur maximale observée sur la réponse en dose est de 5 0/0 environ, et en majorité de 3 %. De plus, l'étape d'irradiation préalable n'est pas forcément nécessaire. Ceci constitue un gain de temps et d'argent précieux. 25 Avantageusement, le dosimètre peut comprendre un moyen d'identification du patient tel qu'un dispositif RFID ou un dispositif lisible optiquement. Un dispositif RFID (dispositif d'identification par radiofréquence) permet d'identifier le dosimètre en utilisant un dispositif électronique û tel qu'une puce mémoire û contenant des données et capable, à l'aide d'une 30 antenne, de transmettre des informations à un lecteur spécialisé. Le dispositif RFID peut être intégré à la carte de circuit imprimé ou monté ultérieurement sur celle-ci. Le dispositif lisible optiquement peut être un code barre imprimé sur le dosimètre ou sur une étiquette apposée sur le dosimètre. De façon plus générale, tout autre moyen d'identification approprié permettant d'identifier le 35 patient peut être utilisé.

Le dosimètre peut en outre comporter une mémoire apte à stocker des données d'identification du patient et/ou de son traitement (par exemple dose de rayonnements d'un faisceau, nature du faisceau, etc.). Cette mémoire pourrait en outre servir à stocker la valeur de la tension de seuil, mais cela n'est pas indispensable compte tenu de l'invention, comme exposé plus haut. De préférence, lors de son utilisation sur un patient recevant des rayonnements, le dosimètre est dépourvu de câbles, que ce soit des câbles d'alimentation ou de transmission de données. Selon une réalisation possible, le dosimètre comporte un moyen adhésif apte à permettre sa fixation temporaire sur le corps du patient. Il peut notamment s'agir d'un adhésif pelable prévu sur la face inférieure du dosimètre, d'une couronne périphérique adhésive, ou d'un film qui recouvre l'ensemble et vient se coller sur le patient. Il est possible de prévoir un adhésif à usage unique ou un adhésif réutilisable pendant tout ou partie du traitement de radiothérapie. Le transistor est par exemple un PMOS, c'est-à-dire un MOS à canal P. En outre, le dosimètre peut comprendre une zone de réception d'un lecteur, comportant des moyens de détrompage.

Avantageusement, le dosimètre peut comprendre une marque de visée située au droit du transistor, afin de permettre de positionner le transistor sensiblement au point d'impact du faisceau de rayonnements sur le corps du patient, lors du traitement du patient. Il s'agit par exemple d'une cible ou d'une mire imprimée à la surface de l'enveloppe.

Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un dispositif de mesure des doses de rayonnements reçues par un patient au cours d'un ensemble de séances de traitement de radiothérapie, ce dispositif comprenant un dosimètre tel que précédemment décrit et un lecteur apte à mesurer la variation d'une tension caractéristique du transistor telle que la tension de seuil, c'est-à-dire la dose reçue. Typiquement, le lecteur envoie un courant électrique dans le transistor afin de mesurer la tension de seuil. L'homme du métier comprendra que le lecteur peut mesurer directement la tension de seuil ou bien une autre tension caractéristique du transistor, liée à la tension de seuil par une relation connue, et qui permet de connaître la dose reçue.

Dans le cas où le dosimètre comprend un moyen d'identification du patient et une zone de réception du lecteur, on peut prévoir que le dosimètre et le lecteur soient agencés pour que le lecteur puisse indiquer à la fois la dose reçue (par le biais de la mesure de la variation de la tension de seuil ou d'une autre tension caractéristique du transistor) et les données d'identification du patient et/ou de son traitement, lorsque ce lecteur coopère avec la zone de réception ménagée sur le dosimètre. Ainsi, en une seule étape et sans déplacer le lecteur par rapport au dosimètre, un utilisateur peut obtenir ces deux informations lues ou mesurées par le lecteur sur le dosimètre. Le lecteur peut également donner d'autres informations à l'utilisateur, telles que la nature du faisceau envoyé, etc.

Enfin, selon un troisième aspect, l'invention concerne un système de suivi des doses de rayonnements reçues par un patient au cours d'un ensemble de séances de traitement de radiothérapie, qui comprend : - un dispositif de mesure tel que précédemment décrit ; - un système de stockage et de gestion de données apte à échanger des informations relatives aux patients et à leurs traitements respectifs sur une période donnée avec un système global de gestion de données d'un centre de soins ; - une interface entre le lecteur et ledit système de stockage et de gestion de données, l'interface permettant le transfert d'information entre le système de stockage et de gestion de données et le lecteur et la recharge électrique du lecteur. On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible de l'invention, en référence aux figures annexées : La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un MOSFET 25 appartenant à un dosimètre selon l'invention ; La figure 2 est une vue schématique en coupe d'un dosimètre selon l'invention ; La figure 3 est une vue en plan du dosimètre de la figure 2 ; La figure 4 représente le dosimètre déformé élastiquement entre 30 les doigts d'une personne ; La figure 5 est une vue de la main d'une personne ayant le dosimètre placé sur le pouce ; La figure 6 est une vue en perspective d'un lecteur du dosimètre ; La figure 7 est une vue schématique d'une installation de 35 radiothérapie utilisant le dosimètre.

La figure 1 représente un transistor MOSFET 1 qui comprend un substrat 2, ici de type N, dans lequel se trouvent deux zones P 3 surmontées de contacts électriques définissant l'un la source 4 et l'autre le drain 5 du transistor 1. Au-dessus du canal défini entre les deux zones P 3 se trouve une couche 6 d'oxyde (SiO2) surmontée d'une couche 7 de métal ou de polysilicium portant un contact électrique 8 définissant la grille du transistor 1. Selon l'invention, la couche 6 d'oxyde de grille présente une épaisseur e comprise entre 0,8 et 2 pm, et par exemple de l'ordre de 1,6 pm. Les figures 2 et 3 illustrent un dosimètre 10 selon l'invention. Le dosimètre 10 comporte une carte de circuit imprimé 11 souple sur laquelle est placé le transistor 1, noyé dans une goutte 12 d'époxy. Le dosimètre 10 comporte également un dispositif RFID incluant une antenne RFID 13. Ce dispositif RFID est associé à une mémoire type EPROM (non représentée) qui stocke des données d'identification d'un patient telles que son nom, un numéro d'identifiant, etc. L'ensemble est enrobé dans un matériau biocompatible, tel qu'une résine, par exemple un silicone, formant une enveloppe 14 définissant la forme extérieure du dosimètre 10. Dans la réalisation représentée, il est en outre prévu un adhésif 15 pelable en face inférieure 16 du dosimètre 10, c'est-à-dire du côté de la carte de circuit imprimé 11 opposé au transistor 1. L'adhésif 15 est de préférence hypoallergénique. Un orifice 17 est ménagé depuis la face supérieure 18 du dosimètre 10, jusqu'à la carte de circuit imprimé 11. Cet orifice 17, pourvu d'une rondelle 19 de guidage, forme une zone de lecture du dosimètre 10, de préférence pourvue de moyens de détrompage.

Le dosimètre 10 se présente ainsi sous la forme d'une pièce souple, pouvant être collée temporairement sur le corps d'un patient subissant un traitement de radiothérapie, en épousant la forme de la zone du corps sur laquelle il est collé. La souplesse du dosimètre 10 est bien visible sur les figures 4 et 5 qui montrent le dosimètre 10 respectivement plié en U par déformation élastique entre les doigts d'une personne et enroulé autour du pouce d'une personne. Dans l'exemple illustré, le dosimètre 10 est sensiblement parallélépipédique, d'une longueur de l'ordre de 3 cm, d'une largeur de l'ordre de 1 à 2 cm, et d'une épaisseur de l'ordre de 1 mm. Bien entendu, la forme et les dimensions du dosimètre 10 peuvent varier selon l'application souhaitée, et en particulier selon la zone du corps du patient où le dosimètre sera collé.

Comme on le voit sur la figure 3, la face supérieure 18 du dosimètre 10 comporte une cible 20. Celle-ci est située au droit du transistor 1 et permet que ce transistor 1 soit bien positionné (centré) par rapport au faisceau de rayonnements lors du traitement du patient.

Le principe de mesure de la dose de rayonnements reçus par un patient est que, lorsqu'il est soumis à de tels rayonnements, le transistor 1 voit sa tension de seuil VTH augmenter en valeur absolue, en fonction de la dose reçue. La tension de seuil VTH est la tension entre la grille 8 et la source 4 pour laquelle la zone d'inversion apparaît, c'est-à-dire qu'un canal de conduction est créé entre le drain 5 et la source 4. Dans ces conditions, le transistor 1 est passant, c'est-à-dire qu'il conduit le courant entre le drain 5 et la source 4. Pour calculer la dose reçue, il s'agit de mesurer la différence AV entre la tension seuil VTH mesurée avant la séance de radiothérapie et la tension seuil VTH mesurée après la séance de radiothérapie. Grâce à des paramètres de calibration prédéfinis, il est ainsi possible de déterminer la dose correspondante au AV mesuré. En variante, et de façon similaire, il est également possible de mesurer la variation d'une autre tension caractéristique du transistor, liée à la tension de seuil par une relation connue, et d'en déduire la dose de rayonnement reçue.

La mesure de VTH est effectuée au moyen d'un lecteur 21, illustré sur la figure 6. Le lecteur 21 se présente ici sous la forme d'un boîtier possédant un écran 22 sur lequel on peut lire le résultat de la mesure, les données d'identification du patient, et un certain nombre d'autres informations. Il peut s'agir d'un écran tactile présentant des menus interactifs et paramétrés selon les utilisateurs (opérateur, physicien, agent de maintenance, etc.). Le lecteur 21 comprend de plus un embout 23 possédant une forme adaptée à la zone de lecture (orifice 17 et rondelle 19), et comportant par exemple un double cylindre avec des moyens de détrompage. En insérant l'embout 23 du lecteur dans l'orifice 17 du dosimètre 10, un utilisateur peut en une seule manoeuvre mesurer la tension seuil VTH et lire les données d'identification du patient stockées dans la mémoire. Ceci est notamment rendu possible par la proximité du transistor 1 et du dispositif RFID. De façon concrète, le lecteur 21 applique un courant au transistor 1 ce qui permet de mesurer la tension VTH.

On se rapporte à présent à la figure 7 qui représente une installation de radiothérapie 25.

L'installation 25 comprend un support 26 sur lequel un patient 27 à traiter peut être allongé et un appareil 28 capable d'envoyer des rayonnements en direction de la zone du corps du patient à traiter. A cet effet, l'appareil 28 comporte une tête 29 mobile en translation et en rotation par rapport au patient pour permettre l'orientation appropriée du faisceau de rayonnements. L'installation 25 comprend également un système de stockage et de gestion de données tel qu'un ordinateur 30. Celui-ci est par exemple connecté à un système global de gestion de données du centre de soins concerné (à savoir le système informatique global de l'hôpital ou équivalent) et peut recevoir chaque jour une liste de patients à traiter au cours de la journée. Une interface est prévue entre le dosimètre 21 et l'ordinateur 30, ici sous forme d'un socle 31 recevant le lecteur 21 pour sa recharge électrique et d'un câble 32 de liaison entre le socle 31 et l'ordinateur 30, pour permettre le transfert d'information entre le lecteur 21 et l'ordinateur 30. Ainsi, le personnel soignant peut voir s'afficher sur l'écran 22 du lecteur 21 le nom et les données d'identification du patient dont la séance de radiothérapie va commencer. Au début d'une séance, le patient 27 est installé sur le support 26, et un dosimètre 10 (ou plusieurs, selon les besoins), est fixé temporairement sur la zone du corps du patient à traiter. Il est à noter que, lors de la séance, le dosimètre 10 est dépourvu de câbles, puisqu'il fonctionne en mode passif et ne nécessite donc pas d'alimentation. Le dosimètre est positionné de sorte que le faisceau de rayonnements soit centré sur la cible 20 du dosimètre 10. A la fin de la séance, le lecteur 21 est amené jusqu'au dosimètre 10 pour mesurer la tension de seuil VTH du transistor 1 et la comparer à la précédente valeur de VTH, de façon à en déduire la dose reçue pendant la séance. Le dosimètre 10 est ensuite classé dans le dossier du patient jusqu'à la prochaine séance. A chaque séance, la tension seuil VTH augmente de la valeur qu'elle avait à la fin de la séance précédente (avec une éventuelle faible dérive) à une nouvelle valeur, en fonction de la dose de rayonnements reçue. Grâce à des courbes d'étalonnage, il est possible de déduire de la valeur de VTH la dose de rayonnements reçue par le patient. Du fait de la grande épaisseur d'oxyde de grille du transistor 1, il est possible d'utiliser le même dosimètre 10 pendant l'ensemble du traitement d'un patient donné, sur plusieurs semaines, afin de connaître la dose cumulée reçue par le patient avec une bonne précision.

Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dosimètre destiné à être placé sur une zone du corps d'un patient subissant un traitement de radiothérapie, le dosimètre (10) comportant, enrobé dans un matériau formant une enveloppe (14), une carte de circuit imprimé (11) sur laquelle est placé un transistor (1) MOSFET ayant une tension de seuil (VTH) dont la valeur absolue augmente en fonction de la dose de rayonnements reçue, ledit dosimètre (10) étant souple de façon à pouvoir s'adapter à la forme de ladite zone du corps du patient, caractérisé en ce que le transistor (1) présente une épaisseur d'oxyde de grille comprise entre 0,8 et 2 pm.
2. 2. Dosimètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen d'identification du patient tel qu'un dispositif RFID 15 ou un dispositif lisible optiquement.
3. 3. Dosimètre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire apte à stocker des données d'identification du patient et/ou de son traitement.
4. 4. Dosimètre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lors de son utilisation sur un patient recevant des rayonnements, il est dépourvu de câbles.
5. 5. Dosimètre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen adhésif (15) apte à permettre sa fixation temporaire sur le corps du patient.
6. 6. Dosimètre selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en 30 ce que le transistor (1) est un PMOS.
7. 7. Dosimètre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une zone de réception (17) d'un lecteur (21), comportant des moyens de détrompage. 20 25 35
8. 8. Dosimètre selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une marque de visée (20) située au droit du transistor (1), afin de permettre de positionner le transistor (1) sensiblement au point d'impact du faisceau de rayonnements sur le corps du patient, lors du traitement du patient.
9. 9. Dispositif de mesure des doses de rayonnements reçues par un patient au cours d'un ensemble de séances de traitement de radiothérapie, caractérisé en ce qu'il comprend un dosimètre (10) selon l'une des revendications 1 à 8 et un lecteur (21) apte à mesurer la variation d'une tension caractéristique du transistor (1) telle que la tension de seuil (VTH).
10. 10. Dispositif de mesure selon la revendication 9, dans lequel le dosimètre (10) comprend un moyen d'identification du patient et une zone de réception (17) du lecteur (21), caractérisé en ce que le dosimètre (10) et le lecteur (21) sont agencés pour que le lecteur puisse indiquer à la fois la dose reçue et les données d'identification du patient et/ou de son traitement lorsque ce lecteur coopère avec la zone de réception (17) ménagée sur le dosimètre.
11. 11. Système de suivi des doses de rayonnements reçues par un patient au cours d'un ensemble de séances de traitement de radiothérapie, caractérisé en ce qu'il comprend : - un dispositif de mesure selon la revendication 9 ou 10 ; - un système de stockage et de gestion de données (30) apte à échanger des informations relatives aux patients et à leurs traitements respectifs sur une période donnée avec un système global de gestion de données d'un centre de soins ; - une interface (31, 32) entre le lecteur (21) et ledit système de stockage et de gestion de données (30), l'interface permettant le transfert d'information entre le système de stockage et de gestion de données (30) et le lecteur (21) et la recharge électrique du lecteur (21).