Évolution du kerma et de la dose absorbée en fonction de la profondeur

Explorons les concepts fondamentaux de la dosimétrie: le kerma et la dose absorbée.Le kerma, qui signifie Kinetic Energy Released per unit Mass, est une grandeur fondamentale en dosimétrie.Il représente l'énergie cinétique transférée aux électrons par les photons incidents dans un volume donné de matière.Lorsqu'un photon interagit avec la matière, il transfère son énergie à un électron du milieu.La dose absorbée, quant à elle, mesure l'énergie effectivement déposée dans le milieu par ces électrons mis en mouvement.Ces électrons vont parcourir une certaine distance dans le milieu en déposant progressivement leur énergie.Ces deux grandeurs sont exprimées en Gray, où un Gray correspond à un Joule par kilogramme de matière.Bien que le kerma et la dose absorbée soient liés, ils représentent des aspects différents du transfert d'énergie dans la matière.Dans les premiers millimètres du milieu irradié, nous observons un phénomène particulier appelé zone de build-up.Cette zone est caractérisée par une augmentation rapide de la dose absorbée, tandis que le kerma décroît.Le kerma, qui représente l'énergie transférée aux électrons, diminue immédiatement dès l'entrée dans le tissu.Dans cette zone, l'équilibre électronique n'est pas encore atteint. Les électrons mis en mouvement commencent leur parcours.Les électrons mis en mouvement par les photons incidents n'ont pas encore parcouru une distance suffisante pour déposer leur énergie de manière homogène.Le maximum de la dose absorbée est atteint à quelques millimètres de profondeur, là où suffisamment d'électrons ont été mis en mouvement.À une certaine profondeur dans le tissu, un équilibre particulier s'établit.Cette profondeur, appelée profondeur d'équilibre électronique, est caractérisée par un phénomène remarquable.À ce point précis, le nombre d'électrons qui entrent dans un volume donné est exactement égal au nombre d'électrons qui en sortent.Cet équilibre est dynamique - les électrons continuent de circuler, mais leur flux net est nul.La profondeur à laquelle cet équilibre est atteint dépend de l'énergie du rayonnement incident.Les caractéristiques du milieu, comme sa densité et sa composition, influencent également cette profondeur d'équilibre.Au-delà de la profondeur d'équilibre, nous observons une diminution exponentielle de la dose et du kerma.Cette décroissance suit une loi exponentielle, décrite par l'équation suivante.Le kerma, représenté en bleu, et la dose absorbée, en rouge, suivent des courbes très similaires.Cette atténuation est due aux interactions des photons avec la matière.Les électrons mis en mouvement créent un léger décalage entre le kerma et la dose absorbée.Cette zone de décroissance exponentielle s'étend sur toute la profondeur du milieu irradié.En radiothérapie, la compréhension des variations de dose est essentielle pour optimiser le traitement.La tumeur, située en profondeur, nécessite une dose maximale tout en épargnant les tissus sains.Examinons comment différentes énergies de photons affectent la distribution de dose en profondeur.Un faisceau de 6 MV montre un maximum de dose plus proche de la surface.Avec 10 MV, le maximum se déplace plus en profondeur.À 18 MV, nous atteignons des tumeurs encore plus profondes.La zone de build-up est particulièrement importante car elle permet d'épargner la peau.Le choix de l'énergie des photons dépend donc de la profondeur de la tumeur à traiter.L'objectif est d'aligner le maximum de dose avec la position de la tumeur tout en minimisant l'exposition des tissus sains.