simulations Monte Carlo pour la dosimétrie en radiothérapie synchrotron

1. simulations Monte Carlo pour la dosimétrie en radiothérapie synchrotron vendredi 5 décembre 2003 Rayonnement Synchrotron et Recherche Médicale 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 European Synchrotron Radiation Facility

2. 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 (MeV) • 50 Gy dans la zone tumorale (fractions) • limitation: tolérance des tissus sains 05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

3. Tomothérapie: domaine des keV 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

4. 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/ml seuil K Tomothérapie … 05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

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

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

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

8. 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

9. RS hν0 électron Compton hν' hν0 photo-électron photoélectrique électron Auger fluorescence Compton DOSE = énergie déposée unité de masse diffusé interactions → dose 05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

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

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

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

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

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

15. dosimétrie de Fricke • irradiation RX ⇒ modification chimique du gel (Fe2+ → Fe3+ ) • visualisation : Imagrie par Résonance Magnétique ⇒ relaxation (1/T1) proportionnelle à la dose reçue géométrie:gel dans un “fantôme”: cylindre en plastique de 10cmØ 05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

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

17. 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 conclusion & perspectives ... planification de traitement 05/12/2003- simulations Monte Carlo pour la dosimétrie

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