Dosimétrie en radiothérapie et curiethérapie par simulation Monte-Carlo GATE sur grille informatique PDF Download
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Author: Cheik Oumar Thiam
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 160
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Book Description
Les traitements de radiothérapie nécessitent la délivrance d'une dose précise au niveau de la tumeur et une bonne connaissance de la dose dans les zones avoisinantes. Ce calcul, habituellement réalisé par les TPS, exige des outils précis et rapides. La plate-forme de simulation Monte-Carlo GATE, basée sur le code GEANT4, offre un outil performant pour les applications de la médecine nucléaire mais aussi des fonctionnalités permettant de faire des calculs dosimétriques de façon fiable et rapide. Dans cette thèse, deux études ont été menées en parallèle : la validation de la plate-forme GATE pour la modélisation de sources d'électrons et de photons de basse énergie et l'exploitation optimisée des infrastructures de grille informatique pour réduire les temps de calculs des simulations. GATE a été validé pour le calcul de points kernels de dose d'électrons mono-énergétiques et comparé avec les résultats d'autres études Monte-Carlo. Une étude détaillée a été faite sur la gestion du dépôt d'énergie au cours du transport des électrons dans GEANT4. Nous nous sommes intéressés aussi à la validation de GATE concernant le dépôt de dose de photons de très basse énergie (inférieure 35 keV). Pour cela, trois modèles de sources radioactives utilisées en curiethérapie et contenant de l'iode 125 (modèle 2301 de Best Medical International , Symmetra de UroMed/ Bebig et 6711 d'Amersham) ont été simulés. Plusieurs caractéristiques dosimétriques ont été étudiées selon les recommandations du groupe de travail n°43 de l'AAPM (American Association of Physicists in Medecine). Les résultats obtenus montrent une bonne concordance entre GATE et les études prises comme référence et recommandées par l'AAPM. L'utilisation de simulations Monte-Carlo dans les applications médicales pour une meilleure définition de la dose déposée dans un volume tumoral, nécessite des temps de calculs longs. Afin de réduire ces temps, nous avons exploité l'infrastructure de la grille EGEE sur laquelle nos simulations sont distribuées en utilisant des techniques novatrices pour la prise en compte de l'état de la grille de calcul. Les temps nécessaires pour la simulation d'une radiothérapie utilisant des électrons ont été réduits jusqu'à un facteur de 30. Une plate-forme web basée sur le portail GENIUS a été développée pour rendre accessible de façon simple toutes les modalités de soumission et de gestion des simulations ainsi que la gestion de données médicales (informations sur les patients, images CT, IRM...) sur les ressources de la grille. L'objectif final visé est de faire de GATE un outil fiable et utilisé en clinique pour des planifications de traitements de radiothérapie avec des temps de calculs acceptables (pas plus de 12 heures de calcul)
Author: Cheik Oumar Thiam
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 160
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Book Description
Les traitements de radiothérapie nécessitent la délivrance d'une dose précise au niveau de la tumeur et une bonne connaissance de la dose dans les zones avoisinantes. Ce calcul, habituellement réalisé par les TPS, exige des outils précis et rapides. La plate-forme de simulation Monte-Carlo GATE, basée sur le code GEANT4, offre un outil performant pour les applications de la médecine nucléaire mais aussi des fonctionnalités permettant de faire des calculs dosimétriques de façon fiable et rapide. Dans cette thèse, deux études ont été menées en parallèle : la validation de la plate-forme GATE pour la modélisation de sources d'électrons et de photons de basse énergie et l'exploitation optimisée des infrastructures de grille informatique pour réduire les temps de calculs des simulations. GATE a été validé pour le calcul de points kernels de dose d'électrons mono-énergétiques et comparé avec les résultats d'autres études Monte-Carlo. Une étude détaillée a été faite sur la gestion du dépôt d'énergie au cours du transport des électrons dans GEANT4. Nous nous sommes intéressés aussi à la validation de GATE concernant le dépôt de dose de photons de très basse énergie (inférieure 35 keV). Pour cela, trois modèles de sources radioactives utilisées en curiethérapie et contenant de l'iode 125 (modèle 2301 de Best Medical International , Symmetra de UroMed/ Bebig et 6711 d'Amersham) ont été simulés. Plusieurs caractéristiques dosimétriques ont été étudiées selon les recommandations du groupe de travail n°43 de l'AAPM (American Association of Physicists in Medecine). Les résultats obtenus montrent une bonne concordance entre GATE et les études prises comme référence et recommandées par l'AAPM. L'utilisation de simulations Monte-Carlo dans les applications médicales pour une meilleure définition de la dose déposée dans un volume tumoral, nécessite des temps de calculs longs. Afin de réduire ces temps, nous avons exploité l'infrastructure de la grille EGEE sur laquelle nos simulations sont distribuées en utilisant des techniques novatrices pour la prise en compte de l'état de la grille de calcul. Les temps nécessaires pour la simulation d'une radiothérapie utilisant des électrons ont été réduits jusqu'à un facteur de 30. Une plate-forme web basée sur le portail GENIUS a été développée pour rendre accessible de façon simple toutes les modalités de soumission et de gestion des simulations ainsi que la gestion de données médicales (informations sur les patients, images CT, IRM...) sur les ressources de la grille. L'objectif final visé est de faire de GATE un outil fiable et utilisé en clinique pour des planifications de traitements de radiothérapie avec des temps de calculs acceptables (pas plus de 12 heures de calcul)
Author: Lydia Maigne
Publisher:
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Category :
Languages : en
Pages : 220
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Book Description
Le but était d'optimiser la plate-forme de simulation Monte Carlo GATE ( Geant 4 Application for Tomographic Emission) pour fournir des planifications de traitements en dosimétrie précises, personnalisées et rapides. Une application à la curiethérapie oculaire est présentée. Une validation du logiciel GEANT4 est effectuée avec une modélisation de points sources émetteurs d'électrons. L'implémentation du processus de diffusion multiple doit être encore corrigé dans les prochaines versions de GEANT4. La transcription des unités Hounsfield en paramètres tissulaires est présentée pour une utilisation de GATE sur des images voxélisées. Les distributions de dose obtenues avec GATE pour les traitements de curiethérapie oculaire sont comparées et validées. Un déploiement de GATE sur grille de calcul est effectué, le gain en temps de calcul est très significatif. Un portail web d'accès convivial à la grille a été développé.
Author: Ibrahima Sakho
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1394306377
Category : Science
Languages : en
Pages : 292
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Book Description
Nuclear Physics 3 presents the applications of various radioisotopes in nuclear medicine, with a focus on radiological imaging methods such as X-rays, γ scintigraphy – PET – MRI and ultrasound, which do not exploit the properties of radiopharmaceuticals. The book then presents the physicochemical and pharmacological properties of radiopharmaceuticals labeled with 99mTc, 201Tl, 18mKr, 18F and the radioisotopes 123I, 125I and 131I used in nuclear medicine. The production chains for the radiotracers studied, as well as their main emissions, are then described in detail, followed by a study of the clearance mechanisms of the radiopharmaceuticals under consideration. Finally, the book describes the principles of myocardial, pulmonary, bone, thyroid, renal and gastric emptying scans using the properties of the radiotracers studied, as well as the principles of prostate brachytherapy using iodine-125 implants and prostate chemotherapy.
Author: Jean-Noël Badel
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 196
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Book Description
Le sujet est le contrôle dosimétrique des traitement s de radiothérapie par l’utilisation de l’imagerie portale numérique (EPID). A l’origine, les EPID ont été conçus pour la vérifactaion du positionnement du patient par rapport aux champs d’irradiation de son traitement. Depuis, plusieurs travaux ont mis en avant les propriétés dosimétriques de ces imageurs et leurs applications pour le contrôle dosimétrique des traitements. L’objectif de cette thèse est ainsi de concevoir et d’évaluer un modèle de prédiction de l’image de dose portale transmise. Nos travaux se déclinent en deux axes. Le premier analyse les capacités dosimétriques d’un imageur à matrice de silicium (a-Si) de type iViewGT d’Elekta. Nous mettons en évidence la faisabilité d’utiliser ce système pour la dosimétrie à condition de procéder à un étalonnage précis, tenant compte des paramètres d’irradiations les plus influents tels l’énergie nominale, la taille du champ et l’épaisseur du patient. Le deuxième développe un modèle de prédiction de l’image de dose portale transmise par méthode Monte Carlo. Notre modèle consiste à calculer l’image de transmission à travers le patient par simulationMonte Carlo et à mesurer l’image portale du champ d’irradiation sans le patient. Cette approche implique la prise en compte du faisceau de photons, du patient et de l’imageur dans la simulation. Les premières validations ont consisté à comparer les transmissions mesurées et simulées. Les résultats sur fantôme, donnent des écarts inférieurs à 2% entre mesures et simulations.
Author: H. Zaidi
Publisher: CRC Press
ISBN: 1000687686
Category : Medical
Languages : en
Pages : 431
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Book Description
Therapeutic Applications of Monte Carlo Calculations in Nuclear Medicine examines the applications of Monte Carlo (MC) calculations in therapeutic nuclear medicine, from basic principles to computer implementations of software packages and their applications in radiation dosimetry and treatment planning. With chapters written by recognized authorit
Author: Daphnée Villoing
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ISBN:
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Languages : fr
Pages : 315
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En Radiothérapie Interne Vectorisée (RIV), l'estimation de la dose absorbée aux tumeurs et tissus sains est un outil d'évaluation. et d'optimisation du traitement. Ce travail de thèse a pour objet de déterminer l'apport du code Monte-Carlo GATE dans un contexte d'amélioration des pratiques dosimétriques en RIV. Dans le cadre du projet DosiTest, visant à identifier les étapes critiques de la chaîne dosimétrique au moyen d'une intercomparaison multicentrique virtuelle basée sur une modélisation Monte-Carlo, des jeux de données scintigraphiques ont ainsi été générés avec GATE pour deux patients virtuels (basés sur les modèles XCAT et CIPR 110) et deux radiopharmaceutiques (OctreoscanTM et LutatheraTM), selon une modélisation compartimentale de la biodistribution. Après une étude de validation de GATE pour des applications de dosimétrie clinique en médecine nucléaire - par la comparaison avec le code MCNPX - des calculs dosimétriques de référence ont été réalisés avec GATE
Author: Yann Perrot
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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La planification de traitement en radiothérapie nécessite un calcul précis de la dose délivrée au patient. La méthode la plus fiable pour y parvenir est la simulation du transport des particules par technique Monte Carlo. Cette thèse constitue la première étude concernant la validation de la plateforme de simulation Monte Carlo GATE (GEANT4 Application for Tomographic Emission), basée sur les librairies de GEANT4 (GEometry ANd Tracking), pour le calcul de la dose absorbée déposée par des faisceaux d'électrons. L'objectif de cette thèse est de montrer que GATE/GEANT4 est capable d'atteindre le niveau d'exigences requis pour le calcul de la dose absorbée lors d'une planification de traitement, dans des situations où les algorithmes analytiques, actuellement utilisés dans les services de radiothérapie, n'atteignent pas un niveau de précision satisfaisant. L'enjeu est de prouver que GATE/GEANT4 est adapté pour la planification de traitement utilisant des électrons et capable de rivaliser avec d'autres codes Monte Carlo reconnus. Cet enjeu a été démontré par la simulation avec GATE/GEANT4 de faisceaux et des sources d'électrons réalistes utilisées en radiothérapie externe ou en radiothérapie moléculaire et la production de distributions de dose absorbée en accord avec les mesures expérimentales et avec d'autres codes Monte Carlo de référence pour la physique médicale. Par ailleurs, des recommandations quant à l'utilisation des paramètres de simulation à fixer, assurant un calcul de la distribution de dose absorbée satisfaisant les spécifications en radiothérapie, sont proposées.
Author: Abdalkader Bitar
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ISBN:
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Languages : fr
Pages : 276
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Book Description
Les modèles murins sont importants pour les tests précliniques en la radiothérapie vectorisée. Ces modèles sont utilisés pour évaluer les effets de nouveaux radio- pharmaceutiques. Les méthodes dosimétriques généralement utilisées sont basées sur la méthodologie du MIRD qui suppose un dépôt local d'énergie des radiations non pénétrantes comme les électrons. Pour effectuer des études dosimétriques plus précises, on a développé deux modèles dosimétriques pour une souris nude de 30g, à partir d'images photographiques segmentées de coupes de cette souris. Le premier modèle, dit modèle voxélisé, est très détaillé et plus réaliste. Le deuxième modèle, dit mathématique, offre une représentation géométrique simplifiée des organes. Des simulations Monte-Carlo ont été réalisées pour des photons et des électrons monoénergetiques afin de calculer les facteurs S. Des tables de facteur S, en Gy/Bq.s, sont données pour plusieurs radionucléides potentiellement intéressants dans la médecine nucléaire.
Author: Andrée Dutreix
Publisher:
ISBN: 9782225755484
Category :
Languages : fr
Pages : 277
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Book Description
Author: Jasmine Duchaine
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ISBN:
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Languages : fr
Pages : 0
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L'appareil de radiochirurgie CyberKnife performe des traitements avancés de radiothérapie qui offrent des avantages nets pour certains types de cancer. Or, cet appareil produit uniquement des petits faisceaux circulaires ce qui complexifie les procédures de dosimétrie en milieu clinique. En effet, en conditions de petits champs, les diverses perturbations au niveau du détecteur peuvent être très grandes. Ainsi, l'utilisation de la méthode Monte Carlo est nécessaire lors de l'étalonnage et la caractérisation de faisceaux. Ces processus, lors desquels des valeurs de dose de référence et relative sont mesurées et entrées dans les systèmes de planification de traitement, assurent l'efficacité des traitements ainsi que la sécurité des patients. Cette thèse porte sur la modélisation Monte Carlo du CyberKnife M6 et étudie diverses applications à la dosimétrie de petits champs de radiothérapie. En premier lieu, une nouvelle méthode permettant la correction de la dépendance au débit de dose des diodes au silicium est proposée. Cette dernière est validée puis appliquée à des mesures relatives effectuées au CyberKnife du Centre hospitalier de l'Université de Montréal (CHUM). Les résultats illustrent la correction de l'erreur systématique induite dans les mesures due à la dépendance au débit de dose de la diode considérée. La méthode proposée fournit alors une solution efficace à cette problématique. En second lieu, une méthode pour l'optimisation des paramètres sources requis en entrée lors de la modélisation Monte Carlo de faisceaux de radiothérapie est introduite. Cette dernière est basée sur une approche probabiliste portant sur la comparaison de mesures et de simulations pour divers détecteurs, et permet la détermination de l'énergie du faisceau d'électrons incident sur la cible d'un appareil, ainsi que de la largeur à mi-hauteur de sa distribution radiale. La méthode proposée, qui est appliquée au CyberKnife du CHUM, fournit une nouvelle approche permettant l'optimisation d'un modèle Monte Carlo d'un faisceau ainsi que l'estimation des incertitudes sur ses paramètres sources. En troisième lieu, le modèle de faisceau du CyberKnife développé est utilisé afin d'estimer l'impact des incertitudes des paramètres sources sur diverses fonctions dosimétriques couramment utilisées en milieu clinique, ainsi que sur des distributions de dose obtenues par simulation de plans de traitement. Les résultats illustrent l'augmentation de l'impact des incertitudes du modèle de faisceau avec la réduction de la taille de champ, et fournissent une nouvelle perspective sur la précision de calcul atteignable pour ce type de calcul de dose Monte Carlo en petits champs. En quatrième lieu, les protocoles de dosimétrie TG-51 (version adaptée du manufacturier) et TRS-483 sont respectivement appliqués et comparés pour l'étalonnage du CyberKnife M6 se trouvant au CHUM. Il est observé que le TRS-483 est cohérent avec le TG-51. Des facteurs de correction de la qualité et corrigeant pour les effets de moyenne sur le volume propres au CyberKnife du CHUM sont estimés par simulations Monte Carlo pour une chambre à ionisation Exradin A12. Les résultats illustrent que la valeur générique fournie dans le TRS-483 pourrait être surestimée en comparaison à notre modèle de CyberKnife et que cette surestimation pourrait être due à la composante de moyenne sur le volume.
