Simulation Geant4 des traitements curiethérapies HDR Ir192. UNIVERSITÉ MOHAMED PREMIER FACULTE DES SCIENCES OUJDA Simulation Geant4 des traitements curiethérapies HDR Ir192. M. ZERFAOUI1.2, S. DIDI1.2, Y. TAYALATI2, A. RRHIOUA2, M.HAMAL2 1 Centre Régional d'Oncologie, Hassan II, Oujda 2 LPRM Faculté des Sciences, Oujda, Maroc

PLAN Introduction, Curiethérapie? type de curiethérapie, Tps en curiethérapie matériels et méthode utilisé, résultats obtenue, Conclusion et perspective. Le plan de l’exposé sera abordé selon les points suivants, Je commence par une petite introduction, Puis je présenterai les Caractéristiques da la source d’iode 125 Juste après je passerais en revue à la Conditions de Simulation, Ensuite je donnerais une présentation simplifiée des Paramètres dosimétriques calculés. Et je terminerais l’ exposé par une conclusion générale et perspective.

Techniques pour traitement Introduction Rayonnement ionisant Techniques pour traitement et diagnostique Curiethérapie Médecine nucléaire Radiothérapie externe dans le cadre de la lute contre la cancer plusieurs technique a été développé pour traitement de cette maladie parmi celle- ci on trouve La curiethérapie qui consiste à traiter les tumeurs par implantation de matériel radioactif dans ou au contact de ces tumeurs. Le début des applications cliniques remonte à 1901 et le seul radioélément utilisé était le radium. En raison des nombreux inconvénients liés à son utilisation (problèmes de radioprotection, taille des sources et d’autres), le radium a été progressivement remplacé par des isotopes artificiels miniaturisés (iridium 192, césium 137, cobalt 60 et iode 125) Accélérateur et cobalthérapie Elément radioactif

Curiethérapie: qu’est ce que c’est? Technique de radiothérapie qui consiste à traiter des tumeurs solides par implantation du matériel radioactif. Son importance est: dose importante dans un volume réduit. Décroissance rapide de dose en périphérie. Meilleure préservation des tissus adjacents à la tumeur. Augmenter le contrôle local.

Différents types de curiethérapie Selon la situation du radioélément: Interstitielle= endocurithérapie: la source est placée au sein même du tissu tumoral. Endocavitaire / endoluminale: source est placée au contact du volume à traiter ou dans une cavité naturelle. 2. Selon le débit de dose: Haut débit Bas débit : PDR

HDR: >12Gy/h. Le traitement est de quelques minutes. LDR: 0,4<<2GY/h. La source est laissée en contacte avec le malade quelques jours PDR: 2<<12Gy/h. Nouvelle technique consiste à déplacer la source à l’intérieur de la tumeur pas à pas. Chaque pulse dure 5-10 min. et en le répète chaque heure pendant 24heures  Dans le traitement des tumeurs de la prostate, une des techniques possibles est la mise en place de grains d’iode 125 qui sont mis en place sous anesthésie et laissés en place de façon définitive.

Différentes source utilisé en curiethérapie

3 principes de bases pour que la curiethérapie soit applicable: Tumeur accessible Volume cible précis et limité. Respect des règles d’application des systèmes utilisés ( ICRU38).

a Matériel Utilisé en curiethérapie Cathéters en plastique, applicateurs et autres outils utilisés pour l’implantation bloc de curiethérapie Projecteur de sources 10

TPS en curiethérapie HDR Système de planification de traitement (utilise des images numériques en format Dicom et des formalismes mathématiques pour calculer la distribution de dose dans les différentes structures) Dans un Tps de curiethérapie on suit les étapes suivantes: On construit notre forme de cathéter où se déplace la source radioactive. On définie le volume à irradier Puis on défini la dose à donnée Pour trouver une bonne distribution de dose on va jouer sur le temps de pose de la source radioactive en chaque endroit de cathéter. En même temps on doit vérifier les organes à risque de tel façon qu’il ne reçoivent pas une dose supérieur à la limite

Paramètres dosimétriques Formalisme du TG-43 de l’AAPM g(r), Λ, F(r,θ) (American Association of Physicists in Medicine) Fonction de dose radiale Permet de tenir compte des effets d’absorption et de diffusion dans le milieu situé entre le point de référence et le point de mesure de la dose P(r,) Fonction d’anisotropie Exprime le caractère non ponctuel de la source, traduit les phénomènes d’absorption et de diffusion dans le milieu ainsi que l’encapsulation de la source Débit de dose dans l’eau à 1 cm sur l’axe de la source pour une unité de « kerma strength » Constante de débit de dose 12

Différences entre RTE et curie source éloignée Au contact ou dans le patient volume grand Limité fraction Multiples (jusqu' à 35 séances) 1-2 durée Plusieurs semaines 2-7 jours dose homogène hétérogène

Objectif Modélisation de la source d’Iridium Ir-192 HDR Gammamed plus par le code Monte Carlo Geant4 , Validation de ce modèle par rapport à différents articles de la littérature (TAG 43 de AAPM) , Comparaison avec des mesures réalisée au sein de centre régional d’oncologie d’Oujda. Comparaison avec les données calculer par le TPS ECLIPS

Matériels et méthode Code de simulation: Code Monte Carlo Geant4 (Geometry And Tracking) Geant4 Version 4.9.01p Station de travail: Linux Scientifique, processeur 1,6GHz, RAM 1000 MO

Source Ir192 + son Projecteur Gamamed-plus. le projecteur est programmé pour amener la source à l’endroit de mesure pendant un temps bien précis et pour délivrer une dose donnée

Scanner-densitomètre pour lire les films radiographique, Type (powerlook2100XL). Logiciel utilisée pour la lecture de la densité optique en fonction de la dose (RTD 4.1) (Multidata)

Film type Gafchromique type EBT2, Couche polyester de protection Couche active (réagit sous l’effet des rayons ionisants)

Propriétés de film Coloration lors de l’exposition aux rayonnements ionisants Le Noircissement est en fonction de la dose Mesure de la dose absorbée peut aller jusqu’à 50 Gy

Avantages : Mesure du Maximum de dose Cartographie de la dose ( distribution de la dose dans un plan Indépendant du débit de dose et fractionnement N’est pas influencé par la lumière N’utilise aucun produit de développement. Acquisition simple de la dose

Calibration de scanner-densitométre - La mesure était effectué grâce à la courbe de calibration effectuée préalablement et qui est illustrée par la courbe suivante:

Montage expérimentale Film Gafchromique + Cathéter

Film irradier par la source Ir192

Collection des données

Résultat expérimentale Les profil de dose pour chaque distance donnée du centre de la source

Isodose autour de la source

Distribution de dose en 3D

Conditions de Simulation SPECTRE énergétiques de Ir192 : Le Task Group 43 de l’« A.A.P.M. » [14] recommande de simuler certaines raies énergétiques issues de la désintégration par capture électronique de l’iode 125, ces raies énergétiques associées à leur probabilité d’émission par désintégration sont regroupées dans le tableau III.1. Les électrons « Auger » émis lors du réarrangement du cortège électronique ne sont pas simulés. Leurs énergies étant très faibles, ils sont arrêtés par la capsule en titane et ne contribuent pas à Dans notre étude on a pris une énergie moyen qui vaux 356 KeV

Simulation géométriques de film Le film est représenté par un parallélépipède d’épaisseur de 0,18mm constituer par un support de polyester + une couche active

Simulation géométriques de la Source Ir192 par Geant#4 - La source est simulé géométriquement comme celle utilisé par le TPS Brachyvision câble source capsule bouchon Schéma de la source Ir 192 utilisé par le TPS Brachyvision Simulation de Ir 192 par Geant4

Simulation géométrique de l’ensemble cathéter+film+source

On a reproduit une expérience dans laquelle La source est placée au centre de cathéter en plastique le tous est au centre d’un fantôme . Les dépôts d’énergie seront récupérés dans des voxel de 1mm3.

Visualisation Heprapp

Les données brutes dans le fichier de sortie « ROOT » Plusieurs formats de sorties de données permettent de sauvegarder les différentes informations apportées par la simulation : fichiers ascii, fichiers ≪ ROOT ≫ et fichiers spécifiques aux applications (≪ Interfile ≫, ≪ DICOM ≫). Le format de sortie utilisé dans notre étude est ≪ ROOT ≫ qui est un logiciel développé par le CERN et basé sur le langage informatique C++ : le fichier ≪ ROOT ≫ est créé et rempli pendant la simulation, les données de sortie sont présentées sous forme d’arborescence [22] (Figure II.15). Il comporte trois répertoires différents : Hits (sauvegarde des hits : Toute particule, qu’elle soit primaire ou secondaire, fournit des informations qui sont enregistrées dans ce fichier), Singles (sauvegarde des digi : les informations globales d’une particule incidente avec ses descendants qui ont interagit dans le crystal) et Coïncidences (sauvegarde des coïncidences pour les applications PET). Par défaut, tous les répertoires sont créés et remplis pendant la simulation mais l’utilisateur peut choisir de ne pas générer certains de ces répertoires s’il n’en a pas besoin.

Profil de dose

Distribution de dose en 3D

isodose

Comparaison entre les données Brachyvision et celle mesurée pour Z=0

Comparaison entre les données Brachyvision et celle mesurée pour Z=1

Jusque maintenant et Grace à plate forme de simulation Geant4 nous avons simulé les géométries des différentes volumes et la source d’iode Ir192 que nous avons utilisé dans notre étude - Nous avons simulé notre montage expérimentale - Les résultats expérimentale sont en bon accord avec celle de brachyvision - Il reste à les comparer à celle donné par Geant 4 Conclusion

Perspective 1. Tenir compte de tout le spectre d’énergie de la source Ir192. Ici nous avons travaillé avec (valeur moy 356 Kev) 1. Simulation des cathéters plus complexes tel que le Ring et le Fletcher avec plusieurs position de la source. 2. Développement d’une méthode de mesure avec des film Gafchromique dans le but de vérifier la distribution de dose et la comparer avec les résultats expérimentaux et celle donnée par le TPS Brachyvision

Simuler d’autre source tel que le cobalt 60 Ring applicator Fletcher applicator

MERCI DE VOTRE ATTENTION