1 dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne à laide de fantômes voxélisés s....
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Dosimétrie personnalisée en Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne à l’aide radiothérapie interne à l’aide
de fantômes voxélisésde fantômes voxélisés
S. Chiavassa*, M. BardièsS. Chiavassa*, M. Bardiès†,†, M. Zankl M. Zankl‡‡ et I. Aubineau-Lanièce* 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 - 2003
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• Enjeux de la radiothérapie interneEnjeux de la radiothérapie interne
• Principe d’ŒdipePrincipe d’Œdipe
• Développements spécifiques à la radiothérapie interneDéveloppements spécifiques à la radiothérapie interne
• Comparaison EGS4 / MCNPXComparaison EGS4 / MCNPX
• ConclusionsConclusions
• PerspectivesPerspectives
AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS - 2003
Dosimétrie personnalisée en radiothérapie Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne interne
à l’aide de fantômes voxélisésà l’aide de fantômes voxélisés
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• Radiothérapie Radiothérapie interneinterne
Enjeux de radiothérapie interneEnjeux de radiothérapie interne
Sources non scellées pour Sources non scellées pour délivrer des doses aux tumeurs délivrer des doses aux tumeurs
ou organes cibles par ou organes cibles par l’intermédiaire de vecteursl’intermédiaire de vecteurs
• DosimétrieDosimétrie préventivepréventive
Dose aux cellules tumorales
Dose aux cellules saines
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Formalisme du MIRDFormalisme du MIRD (MIRDOSE, MABDOSE, NUCLIDOSE…)(MIRDOSE, MABDOSE, NUCLIDOSE…)
Fantôme Fantôme MathématiqueMathématique
standardstandard
Enjeux en radiothérapie interneEnjeux en radiothérapie interneMéthode actuelleMéthode actuelle
Adéquat pour le diagnostic Adéquat pour le diagnostic
Insuffisant pour la thérapieInsuffisant pour la thérapie
• Modèle anatomique standard
• Pas de prise en compte des tumeurs
• Estimation dosimétrique par organe
• Activités homogènes au sein des organes.
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Simulations Monte CarloSimulations Monte Carlo ( (MCNP)MCNP)
Enjeux en radiothérapie interne Enjeux en radiothérapie interne Dosimétrie personnaliséeDosimétrie personnalisée
Fantôme voxélisé
propre au patientpropre au patient
Respect de la directive Euratom Respect de la directive Euratom 97/43 pour la thérapie97/43 pour la thérapie
• Anatomie personnalisée
• Prise en compte de la tumeur du patient
• Dosimétrie corps entier à l’échelle tissulaire et dose moyenne aux organes
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Dosimétrie personnalisée en radiothérapie Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne interne
à l’aide de fantômes voxélisésà l’aide de fantômes voxélisés
• Enjeux de la radiothérapie interne
• Principe d’ŒdipePrincipe d’Œdipe
• Développements spécifiques à la radiothérapie interneDéveloppements spécifiques à la radiothérapie interne
• Comparaison EGS4 / MCNPXComparaison EGS4 / MCNPX
• ConclusionsConclusions
• PerspectivesPerspectives
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Principe d’Œdipe : Principe d’Œdipe : Outil d’Evaluation de la Dose Interne PErsonnaliséeOutil d’Evaluation de la Dose Interne PErsonnalisée
Fichier d’entrée MCNP
• Géométrie• Source• Tallies Énergie déposée
Dose
Géométrie
ScannerScanner ScintigraphieScintigraphie
Source
Doses aux organesDoses aux organes
Isodoses corps entierIsodoses corps entier
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Dosimétrie personnalisée en radiothérapie Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne interne
à l’aide de fantômes voxélisésà l’aide de fantômes voxélisés
AUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS - 2003
• Enjeux de la radiothérapie interne
• Principe d’Œdipe
• Développements spécifiques à la radiothérapie interneDéveloppements spécifiques à la radiothérapie interne
• Comparaison EGS4 / MCNPXComparaison EGS4 / MCNPX
• ConclusionsConclusions
• PerspectivesPerspectives
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Développements spécifiques à Développements spécifiques à la radiothérapie internela radiothérapie interne
• Dosimétrie corps entier à l’échelle tissulaireDosimétrie corps entier à l’échelle tissulaire
Limitation à 100.000 Limitation à 100.000 cellulescellules
• Optimisation des temps de calculOptimisation des temps de calcul
Temps de calcul importantsTemps de calcul importants
• Segmentation semi-automatique des images CTSegmentation semi-automatique des images CT
• Implémentation des fonctionnalités dans ŒdipeImplémentation des fonctionnalités dans ŒdipeAUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS - 2003
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Dosimétrie corps entierDosimétrie corps entier
Limite intrinsèque au code MCNPLimite intrinsèque au code MCNP en programmation classique de 100.000 cellulesen programmation classique de 100.000 cellules
Corps entier et RCorps entier et Rss=qques mm=qques mm qques 10qques 1066 voxels voxels
qques cellules qques 106 voxels
Structures répétéesStructures répétées
Les 4 cellules élémentaires :Les 4 cellules élémentaires :
Air
Tissus Mous
Os
Poumon
??
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Développements spécifiques à Développements spécifiques à la Radiothérapie internela Radiothérapie interne
• Dosimétrie corps entier à l’échelle tissulaire
Limitation à 100.000 cellules
• Optimisation des temps de calculOptimisation des temps de calcul
Temps de calcul importantsTemps de calcul importants
• Segmentation semi-automatique des images CTSegmentation semi-automatique des images CT
• Implémentation des fonctionnalités dans ŒdipeImplémentation des fonctionnalités dans ŒdipeAUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS - 2003
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• tally « classique »
• lattice tally
• mesh tally
Optimisation des temps de calcul Optimisation des temps de calcul du code MCNPdu code MCNP
Résultat (tally) = Dose (MeV/g)
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Optimisation des temps de calcul Optimisation des temps de calcul du code MCNPdu code MCNP
Données de l’étude : Données de l’étude :
GéométrieGéométrie : corps entier issu d’images scanner
256 x 256 x 157 voxels
Rs= 0.1875 cm x 0.1875 cm x 0.528001 cm
Nbre de voxels
100.000 400.000 800.000 3.500.000
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Données de l’étude (suite): Données de l’étude (suite):
Source : Source : 131131I homogène dans I homogène dans
les tissus mousles tissus mous
Optimisation des temps de calcul Optimisation des temps de calcul du code MCNPdu code MCNP
%
E (keV)364.489
81.7
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Paramètre de simulation MCNPParamètre de simulation MCNP
• mode = p (photons)
•Energies
•nps = 1 million d’histoires
• Tally = Dose (MeV/g) dans chaque voxel
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MCNPX2.4 :
Lattice tally
Tally classique
Mesh tally
Optimisation des temps de calcul Optimisation des temps de calcul du code MCNPdu code MCNP
Nombre de voxels
Tem
ps C
PU
(h
eure
s)
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Optimisation des temps de calcul Optimisation des temps de calcul du code MCNPdu code MCNP
Gain d’un facteur > 100
Nombre de voxels
Tem
ps C
PU
(h
eure
s)
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MCNPX2.4 : Lattice tally Tally classique Mesh tally
MCNPX2.5.d Lattice tally
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Optimisation des temps de calcul Optimisation des temps de calcul du code MCNPdu code MCNP
Nombre de voxels
Tem
ps C
PU
(h
eure
s)
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MCNPX2.5.d(lattice tally)
1h30
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Développements spécifiques à Développements spécifiques à la Radiothérapie internela Radiothérapie interne
• Dosimétrie corps entier à l’échelle tissulaire
Limitation à 100.000 cellules
• Optimisation des temps de calcul
Temps de calcul importants
• Segmentation semi-automatique des images CTSegmentation semi-automatique des images CT
• Implémentation des fonctionnalités dans ŒdipeImplémentation des fonctionnalités dans ŒdipeAUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS - 2003
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Segmentation semi-Segmentation semi- automatique (CT)automatique (CT)
Images CTImages CT Fantômes segmentés automatiquement
Échelle de Hounsfield
OsOs
Tissus Tissus mousmous
PoumonsPoumons
Air
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Développements spécifiques à Développements spécifiques à la Radiothérapie internela Radiothérapie interne
• Dosimétrie corps entier à l’échelle tissulaire
Limitation à 100.000 cellules
• Optimisation des temps de calcul
Temps de calcul importants
• Segmentation semi-automatique des images CT
• Implémentation des fonctionnalités dans ŒdipeImplémentation des fonctionnalités dans ŒdipeAUSSOIS : JOURNÉES JEUNES CHERCHEURS - 2003
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Implémentation des nouvelles Implémentation des nouvelles fonctionnalités dans Œdipe (PV-WAVE)fonctionnalités dans Œdipe (PV-WAVE)
• Outil de segmentation semi-automatique (CT)
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Implémentation des nouvelles Implémentation des nouvelles fonctionnalités dans Œdipe (PV-WAVE)fonctionnalités dans Œdipe (PV-WAVE)
• Écriture automatique des fichiers d’entrée
• Outil de segmentation semi-automatique (CT)
• Convivialité
- Lecture (20mns -> 1mn)
- Zoom
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• Histogramme Dose Volume
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Implémentation des nouvelles Implémentation des nouvelles fonctionnalités dans Œdipe (PV-WAVE)fonctionnalités dans Œdipe (PV-WAVE)
• Écriture automatique des fichiers d’entrée
• Outil de segmentation semi-automatique (CT)
• Convivialité
- Lecture (20mns -> 1mn)
- Zoom
• Compatibilité PC/Unix
• Visualisation 3D
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• Histogramme Dose Volume
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Dosimétrie personnalisée en radiothérapie Dosimétrie personnalisée en radiothérapie interne interne
à l’aide de fantômes voxélisésà l’aide de fantômes voxélisés
• Enjeux de la radiothérapie interne
• Principe d’Œdipe
• Développements spécifiques à la radiothérapie interne
• Comparaison EGS4 / MCNPXComparaison EGS4 / MCNPX
• ConclusionsConclusions
• PerspectivesPerspectives
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Comparaison EGS4 / MCNPXComparaison EGS4 / MCNPXDonnées de l’étudeDonnées de l’étude
• Géométrie :Géométrie : Fantôme de zubal (tête et torse) : 128 x 128 x 236 voxelsRésolution spatiale : 0.375 x 0.375 x 0.4 cm
• Source :Source : Iode 131 électrons et photons :
Foie = 6.734E+06 KBq.hReins = 3.3004E+06 KBq.hTumeur (thyroïde) = 4.699E+06 KBq.hCorps entier = 1.3875E+08 Kbq.h
• Résultats : Résultats : Doses absorbées au foie, reins, thyroïde et corps entier (en mGy/kBq/h)Erreur relative < 10 %
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Comparaison EGS4 / MCNPXComparaison EGS4 / MCNPXRésultatsRésultats
EGS4
MCNPX2.5d
Source = thyroïdeSource = foie
Source = reins
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ConclusionsConclusions
• Limite de 100.000 voxels dépassée : Limite de 100.000 voxels dépassée :
modélisation d’un corps entier réaliséemodélisation d’un corps entier réalisée
• Optimisation de la méthode de calcul : Optimisation de la méthode de calcul :
1h30 de calcul par million de particules suivies1h30 de calcul par million de particules suivies
• Outil de segmentation semi-automatique réaliséOutil de segmentation semi-automatique réalisé
• Fonctionnalités implémentées dans ŒdipeFonctionnalités implémentées dans Œdipe
• Validation du logiciel Œdipe : Validation du logiciel Œdipe :
comparaison EGS4 / MCNPXcomparaison EGS4 / MCNPX
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PerspectivesPerspectives
• Optimisation du fichier d’entréeOptimisation du fichier d’entrée
Création d’un fichier uniqueCréation d’un fichier unique
• Validation d’ŒdipeValidation d’Œdipe
Oedipe / mesures TLD sur fantômes Oedipe / mesures TLD sur fantômes physiquesphysiques
Comparaison Œdipe / MIRDComparaison Œdipe / MIRD
• Participation à la dosimétrie lors d’essais Participation à la dosimétrie lors d’essais cliniques sur patientscliniques sur patients
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