simulations Monte Carlo pour la dosimtrie en radiothrapie

simulations Monte Carlo pour la dosimétrie en radiothérapie synchrotron vendredi 5 décembre 2003 Rayonnement Synchrotron et Recherche étudiants en thèse: C. Boudou, J. F. Adam, Médicale M. C. Biston, A. Joubert J. Balosso, A. M. Charvet, H. Elleaume, F. Estève, N. Foray, J. F. Le Bas European Synchrotron Radiation Facility

tumeurs cérébrales § épidémiologie : – 10 cas/100 000 personnes/an – 65% sont des gliomes tumeurs de haut grade: mauvais pronostic 6 moins d’éspérance de vie dans 50% des cas § radiothérapie (Me. V) – 50 Gy dans la zone tumorale (fractions) – limitation: tolérance des tissus sains 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

Tomothérapie: domaine des ke. V dose élevée dans la zone ciblée effet balistique => faisceau ajusté à la tumeur + rotation 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 facteur d'augmentation de dose DEF seuil K solution d'iode à 10 mg/ml 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie symbiose irradiation + chimio ⇛ platine Photo Activation. Therapy PAT

RS tomothérapie résultats préliminaires in vivo § Tomothérapie par injection d’iode 15 Gy @ tumeur survie augmentée de 160% § Photoactivation du cis-platine 15 Gy @ tumeur survie augmentée de 680% 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

Rayonnement Synchrotron ESRF faisceau monochromatique intensité normalisée synchrotron anneau de stockage LINAC 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie 105 RS 1 tube RX 0 E ke. V 100

Rayonnement Synchrotron imagerie => mesure absolue de l'atténuation des tissus § facteur d'augmentation de dose DEF § radiothérapie => énergie optimale 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie seuil K solution d'iode à 10 mg/ml faisceau monochromatique

RS tomothérapie § essais pre-cliniques petit animal § planification de traitement => dosimétrie problème de la dosimétrie 3 D § simulations § dosimètre chimique pour les tissus équivalents eau 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

interactions → dose hν 0 RS photo-électron photoélectrique électron Auger fluorescence hν 0 électron Compton hν' DOSE = énergie déposée unité de masse 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie diffusé

1° : approche déterministe atténuation du rayonnement primaire atténuation du rayonnement au point de calcul énergie absorbée au point de calcul image tomo: image des μatt pas de rayonnement diffusé image de la dose 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie pas d’émission secondaire

2°: approche statistique méthode Monte Carlo photon incident Ei MCNP "échantillonne" : ü interactions sections efficaces ü angle de diffusion, perte d’E 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie voxel photon diffusé Ed photon de fluorescence: Ef + Σ E entrant - Σ E sortant = énergie déposée / masse voxel = dose absorbée

MCNP pour la dosimétrie coupes CT segmentation des images tomographiques : ⇨ géométrie voxellisée configuration source ♦ énergie ♦ nb incidences ♦ taille du faisceau et COR 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie MCNP 1° cartographie de la dose 2° planification de traitement

80*80 pixels 350 μm 78, 8 ke. V s=0, 1*1 cm² 1 carte de dose calcul MCNP conversion en Gray *1, 6 e-13 / massevox 0 énergie déposée en Me. V carte des incertitudes statistiques 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie dose : Gy/photon incident

déterministe/MC 1 0 en présence d’iode monte carlo irradiation tomo @ 50 ke. V faisceau = 1*0, 1 cm² 45*45 pixels, 700 µm déterministe transport de dose par le rayonnement diffusé et la fluorescence utilité de la méthode Monte Carlo ! 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

dosimétrie de Fricke § irradiation RX ⇒ modification chimique du gel (Fe 2+ → Fe 3+ ) § visualisation : Imagrie par Résonance Magnétique ⇒ relaxation (1/T 1) proportionnelle à la dose reçue géométrie: gel dans un “fantôme”: cylindre en plastique de 10 cmØ 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

dosimétrie de Fricke paramètres d’irradiation : énergie: 78, 8 ke. V faisceau: 1*0, 1 cm² ∗ gel de Fricke □ simulation IRM 1 MC 0 ⇒ validation des résultats de simulation 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

conclusion & perspectives § 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 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

augmentation de dose avant injection après injection d'iode acquisition tomo 50 ke. V (5 c. Gy/coupe) 90*90 pixels, 350 μm après-avant = [I] sans iode 1 0 05/12/2003 - simulations Monte Carlo pour la dosimétrie avec iode irradiation tomo @ 50 ke. V faisceau = 1*0, 1 cm² 45*45 pixels, 700 µm 600000 histoires