simulations monte carlo pour la dosimétrie en radiothérapie synchrotron étudiants en thèse: c....
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simulations Monte Carlo pour la dosimétrie en radiothérapie synchrotron
étudiants en thèse: C. Boudou, J.F. Adam, M.C. Biston, A. Joubert J. Balosso, A.M. Charvet, H. Elleaume, F. Estève, N. Foray, J.F. Le Bas
Rayonnement Synchrotron et Recherche Médicale
European Synchrotron Radiation Facility
vendredi 5
décembre 2003
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
tumeurs cérébrales
épidémiologie : – 10 cas/100 000 personnes/an– 65% sont des gliomes
tumeurs de haut grade: mauvais pronostic6 moins d’éspérance de vie dans 50% des cas
radiothérapie (MeV)– 50 Gy dans la zone tumorale
(fractions)– limitation: tolérance des tissus
sains
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
dose élevée dans la zone ciblée effet balistique => faisceau ajusté à la
tumeur + rotation
Tomothérapie: domaine des keV
1992: principe proposé par [Solberg, Norman]1999: 8 patients traités par tomothérapie [Rose,
Norman]
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
Tomothérapie …
augmentation du dépôt de dose ⇛ iode
renforcée par effet photoélectrique
symbiose irradiation + chimio ⇛ platine
Photo ActivationTherapy PAT
facteur d'augmentation de dose DEF
solution d'iode à 10 mg/mlseuil K
)(
)().(
eau
eauiodesolDEF
en
enen
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
RS tomothérapie
Tomothérapie par injection d’iode15Gy @ tumeursurvie augmentée de 160%
Photoactivation du cis-platine15Gy @ tumeursurvie augmentée de 680%
résultats préliminaires in vivo
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
Rayonnement Synchrotron
E keV
intensité normalisée
105
1
RS
0 100
tube RX
faisceau monochromatique
ESRF
anneau de stockage
synchrotron
LINAC
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
Rayonnement Synchrotron
imagerie=> mesure absolue de
l'atténuation des tissus
radiothérapie => énergie optimale
facteur d'augmentation de dose DEF
solution d'iode à 10 mg/mlseuil K
faisceau monochromatique
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
RS tomothérapie
essais pre-cliniques petit animal planification de traitement => dosimétrie
problème de la dosimétrie 3D
simulations
dosimètre chimique pour les tissus équivalents eau
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
interactions → dose
photo-électron
électron Auger
photoélectrique
fluorescence
hν0
hν0
hν'
électron Compton
Compton
diffusé
DOSE = énergie déposée unité
de masse
RS
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
1° : approche déterministeatténuation du rayonnement primaire
pas de rayonnement diffusé
pas d’émission secondaire
atténuation du rayonnement au point de calcul
énergie absorbée au point de calcul
enxGyDose att )exp(][ 0
image tomo: image des μatt
image de la dose
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
2°: approche statistique
interactions sections efficaces
angle de diffusion, perte d’E
MCNP "échantillonne" :
méthode Monte Carlo
énergie déposée / masse voxel = dose absorbée
+ Σ E entrant- Σ E sortant= énergie déposée
photon incident Ei
photon de fluorescence: Ef
voxel photon diffusé Ed
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
MCNP pour la dosimétrie
MCNP1° cartographie
de la dose
segmentation des images tomographiques :
⇨ géométrie voxellisée
configuration source
2° planification de traitement
coupes CT
♦ énergie
♦ nb incidences
♦ taille du faisceau et COR
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
carte de dose
carte des incertitudes statistiques
énergie déposée en MeV
calcul MCNP 1
0
80*80 pixels 350 μm 78,8 keV s=0,1*1cm²
dose : Gy/photon incident
conversion en Gray*1,6e-13 / massevox
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
déterministe/MC
monte carlo déterministetransport de dose par le rayonnement diffusé et la fluorescence
utilité de la méthode Monte Carlo !
irradiation tomo @ 50keV faisceau = 1*0,1 cm² 45*45 pixels, 700
µm
en présence d’iode
1
0
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
dosimétrie de Fricke
irradiation RX ⇒ modification chimique du gel (Fe2+ → Fe3+ )
visualisation : Imagrie par Résonance Magnétique ⇒ relaxation (1/T1) proportionnelle à la dose reçue
RS
Fricke gelpseudo-tumor
RS
Fricke gelpseudo-tumor
géométrie: gel dans un “fantôme”: cylindre en
plastique de 10cmØ
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
dosimétrie de Fricke
⇒ validation des résultats de simulation
1
0
paramètres d’irradiation : énergie: 78,8 keV faisceau: 1*0,1cm²
IRM
MC
∗ gel de Fricke□ simulation
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
dosimétrie MC pour les irradiations en tomothérapie avec le RS
comparaison avec les traitements conventionnels
optimisation des calculs, tables actualisées...
autres codes (EGSnrc, PENELOPE…)
critères d’irradiation optimale
... planification de traitement
conclusion & perspectives
05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie
augmentation de dose
acquisition tomo 50 keV (5 cGy/coupe)
90*90 pixels, 350 μm
avant injection après injection d'iode
après-avant = [I]
1
0
irradiation tomo @ 50keV faisceau = 1*0,1 cm² 45*45 pixels, 700 µm
600000 histoires
avec iodesans iode