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1 Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne à laide de fantômes voxélisés S. Chiavassa*, M. Bardiès, M. Zankl et I. Aubineau-Lanièce* * IRSN/DPHD/SDI/LEDI.

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1 1 Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne à laide de fantômes voxélisés S. Chiavassa*, M. Bardiès, M. Zankl et I. Aubineau-Lanièce* * IRSN/DPHD/SDI/LEDI BP.17 F92262 Fontenay-aux-Roses. INSERM, U463, Institut de biologie, Nantes. GSF - National Research Center for Environment and Health Institute of Radiation Protection. Neuherberg AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

2 2 Enjeux de la radiothérapie interne Enjeux de la radiothérapie interne Principe dŒdipe Principe dŒdipe Développements spécifiques à la radiothérapie interne Développements spécifiques à la radiothérapie interne Comparaison EGS4 / MCNPX Comparaison EGS4 / MCNPX Conclusions Conclusions Perspectives Perspectives AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne à laide de fantômes voxélisés

3 3 Radiothérapie interne Radiothérapie interne Enjeux de radiothérapie interne Sources non scellées pour délivrer des doses aux tumeurs ou organes cibles par lintermédiaire de vecteurs Dosimétriepréventive Dosimétrie préventive Dose aux cellules tumorales Dose aux cellules saines AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

4 4 Formalisme du MIRD (MIRDOSE, MABDOSE, NUCLIDOSE…) Formalisme du MIRD (MIRDOSE, MABDOSE, NUCLIDOSE…) FantômeMathématique standard standard Enjeux en radiothérapie interne Méthode actuelle Adéquat pour le diagnostic Insuffisant pour la thérapie Modèle anatomique standard Pas de prise en compte des tumeurs Estimation dosimétrique par organe Activités homogènes au sein des organes. AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

5 5 Simulations Monte Carlo ( MCNP) Enjeux en radiothérapie interne Dosimétrie personnalisée Fantôme voxélisé propre au patient Respect de la directive Euratom 97/43 pour la thérapie Anatomie personnalisée Prise en compte de la tumeur du patient Dosimétrie corps entier à léchelle tissulaire et dose moyenne aux organes AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

6 6 Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne à laide de fantômes voxélisés Enjeux de la radiothérapie interne Principe dŒdipe Principe dŒdipe Développements spécifiques à la radiothérapie interne Développements spécifiques à la radiothérapie interne Comparaison EGS4 / MCNPX Comparaison EGS4 / MCNPX Conclusions Conclusions Perspectives Perspectives

7 7 Principe dŒdipe : Outil dEvaluation de la Dose Interne PErsonnalisée Fichier dentrée MCNP Géométrie Source Tallies Énergie déposée Dose GéométrieScanner Scintigraphie Source Doses aux organes Isodoses corps entier

8 8 Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne à laide de fantômes voxélisés AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS Enjeux de la radiothérapie interne Principe dŒdipe Développements spécifiques à la radiothérapie interne Développements spécifiques à la radiothérapie interne Comparaison EGS4 / MCNPX Comparaison EGS4 / MCNPX Conclusions Conclusions Perspectives Perspectives

9 9 Développements spécifiques à la radiothérapie interne Dosimétrie corps entier à léchelle tissulaire Dosimétrie corps entier à léchelle tissulaire Limitation à cellules Limitation à cellules Optimisation des temps de calcul Optimisation des temps de calcul Temps de calcul importants Segmentation semi-automatique des images CT Segmentation semi-automatique des images CT Implémentation des fonctionnalités dans Œdipe Implémentation des fonctionnalités dans Œdipe AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

10 10 Dosimétrie corps entier Limite intrinsèque au code MCNP en programmation classique de cellules en programmation classique de cellules Corps entier et R s =qques mm qques 10 6 voxels qques 10 6 voxels qques cellules qques 10 6 voxels Structures répétées Les 4 cellules élémentaires : Air Tissus Mous Os Poumon? AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

11 11 Développements spécifiques à la Radiothérapie interne Dosimétrie corps entier à léchelle tissulaire Limitation à cellules Optimisation des temps de calcul Optimisation des temps de calcul Temps de calcul importants Segmentation semi-automatique des images CT Segmentation semi-automatique des images CT Implémentation des fonctionnalités dans Œdipe Implémentation des fonctionnalités dans Œdipe AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

12 12 tally « classique » lattice tally mesh tally Optimisation des temps de calcul du code MCNP Résultat (tally) = Dose (MeV/g) AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

13 13 Optimisation des temps de calcul du code MCNP Données de létude : Géométrie Géométrie : corps entier issu dimages scanner 256 x 256 x 157 voxels R s = cm x cm x cm Nbre de voxels AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

14 14 Données de létude (suite): Source : 131 I homogène dans les tissus mous les tissus mous Optimisation des temps de calcul du code MCNP % E (keV) Paramètre de simulation MCNP mode = p (photons) Energies nps = 1 million dhistoires Tally = Dose (MeV/g) dans chaque voxel AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

15 15 MCNPX2.4 : Lattice tally Tally classique Mesh tally Optimisation des temps de calcul du code MCNP Nombre de voxels Temps CPU (heures) AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

16 16 Optimisation des temps de calcul du code MCNP Gain dun facteur > 100 Nombre de voxels Temps CPU (heures) AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS MCNPX2.4 : Lattice tally Tally classique Mesh tally MCNPX2.5.d Lattice tally

17 17 Optimisation des temps de calcul du code MCNP Nombre de voxels Temps CPU (heures) AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS MCNPX2.5.d (lattice tally) 1h30

18 18 Développements spécifiques à la Radiothérapie interne Dosimétrie corps entier à léchelle tissulaire Limitation à cellules Optimisation des temps de calcul Temps de calcul importants Segmentation semi-automatique des images CT Segmentation semi-automatique des images CT Implémentation des fonctionnalités dans Œdipe Implémentation des fonctionnalités dans Œdipe AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

19 19 Segmentation semi- automatique (CT) automatique (CT) Images CT Fantômes segmentés automatiquement Échelle de HounsfieldOs Tissus mous Poumons Air AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

20 20 Développements spécifiques à la Radiothérapie interne Dosimétrie corps entier à léchelle tissulaire Limitation à cellules Optimisation des temps de calcul Temps de calcul importants Segmentation semi-automatique des images CT Implémentation des fonctionnalités dans Œdipe Implémentation des fonctionnalités dans Œdipe AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

21 21 Implémentation des nouvelles fonctionnalités dans Œdipe (PV-WAVE) Outil de segmentation semi-automatique (CT) AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

22 22 Implémentation des nouvelles fonctionnalités dans Œdipe (PV-WAVE) Écriture automatique des fichiers dentrée Outil de segmentation semi-automatique (CT) Convivialité - Lecture (20mns -> 1mn) - Zoom AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS Histogramme Dose Volume

23 23 Implémentation des nouvelles fonctionnalités dans Œdipe (PV-WAVE) Écriture automatique des fichiers dentrée Outil de segmentation semi-automatique (CT) Convivialité - Lecture (20mns -> 1mn) - Zoom Compatibilité PC/Unix Visualisation 3D AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS Histogramme Dose Volume

24 24 AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne à laide de fantômes voxélisés Enjeux de la radiothérapie interne Principe dŒdipe Développements spécifiques à la radiothérapie interne Comparaison EGS4 / MCNPX Comparaison EGS4 / MCNPX Conclusions Conclusions Perspectives Perspectives

25 25 AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS Comparaison EGS4 / MCNPX Données de létude Géométrie : Géométrie : Fantôme de zubal (tête et torse) : 128 x 128 x 236 voxels Résolution spatiale : x x 0.4 cm Source : Source : Iode 131 électrons et photons : Foie = 6.734E+06 KBq.h Reins = E+06 KBq.h Tumeur (thyroïde) = 4.699E+06 KBq.h Corps entier = E+08 Kbq.h Résultats : Résultats : Doses absorbées au foie, reins, thyroïde et corps entier (en mGy/kBq/h) Erreur relative < 10 %

26 26 AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS Comparaison EGS4 / MCNPX Résultats EGS4 MCNPX2.5d Source = thyroïde Source = foie Source = reins

27 27 Conclusions Limite de voxels dépassée : Limite de voxels dépassée : modélisation dun corps entier réalisée modélisation dun corps entier réalisée Optimisation de la méthode de calcul : Optimisation de la méthode de calcul : 1h30 de calcul par million de particules suivies 1h30 de calcul par million de particules suivies Outil de segmentation semi-automatique réalisé Fonctionnalités implémentées dans Œdipe Fonctionnalités implémentées dans Œdipe Validation du logiciel Œdipe : Validation du logiciel Œdipe : comparaison EGS4 / MCNPX comparaison EGS4 / MCNPX AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS

28 28 Perspectives Optimisation du fichier dentrée Optimisation du fichier dentrée Création dun fichier unique Création dun fichier unique Validation dŒdipe Validation dŒdipe Oedipe / mesures TLD sur fantômes physiques Oedipe / mesures TLD sur fantômes physiques Comparaison Œdipe / MIRD Comparaison Œdipe / MIRD Participation à la dosimétrie lors dessais cliniques sur patients Participation à la dosimétrie lors dessais cliniques sur patients AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS


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