Chamberlain Francis djoumessi zamo master 2 Physique Médicale 2006

MODELISATION PAR METHODES MONTE CARLO DE L’ ESPACE DES PHASES D’ UN FAISCEAU DE PHOTONS EN RADIOTHERAPIE

• Chamberlain Francis DJOUMESSI ZAMO

• Master 2 Physique Médicale 2006

• Centre de Lutte Contre le Cancer Léon-Bérard (LYON)

PLAN

• I - LE CENTRE Léon-Bérard

• II - LE GROUPE DE RECHERCHE RAYONNEMENTS IMAGES ET ONCOLOGIE

• III - POSITION DU SUJET

• IV - MATERIELS ET METHODES

• V - RESULTATS

• VI - CONCLUSION ET PERSPECTIVES

LE CENTRE LEON- BERARD

• Membre de la Fédération Nationale des Centres pour la Lutte Contre le Cancer (FNCLCC)

• Les armes thérapeutiques:

• - la chirurgie

• - la chimiothérapie

• - la radiothérapie (2000 patients par an)

• En radiothérapie externe:

• - 5 accélérateurs (+5 imageurs portal)

• - 1 scanner dédié

• - un cone beam

• Plusieurs équipes de recherche

LE GROUPE DE RECHERCHE : RAYONNEMENTS, IMAGES ET ONCOLOGIE

• Radiothérapie guidée par l'image

• Contrôle de positionnement par imageur portal
• Acquisition d’images TDM 4D (Cone-Beam et scanners conventionels)
• Modélisation du thorax respirant par recalage déformable
• Dosimétrie dynamique (4D)

• Hadronthérapie

• Simulations Monte-Carlo

• Projet ThIS (a Therapeutic Irradiation Simulator)
• Simulation Monte-Carlo d'un imageur portal EPID
• Simulation Monte-Carlo d'un accélérateur linéaire

PROBLEMATIQUE

PROBLEMATIQUE

L’accélérateur linéaire médicale en mode photons

• L’accélérateur linéaire médicale en mode photons

Synoptique générale d’une tête d’accélérateur linéaire médical en mode photons

Premier module

Deuxième module

Accélérateur modélisé:

• Accélérateur modélisé:

• PRECISE (société ELEKTA)
• 6 et 10 MV photons

Code de simulation:

• Code de simulation:

• MC-N-Particles (Los Alamos National Laboratory)
• MCNPX Version 2.5f
• Station de travail: Linux, processeur 1,8 GHz, RAM 500 MO

• Écriture d’un fichier d’entrée:

• 1- Modélisation de la géométrie:

• Description des volumes
• Description des matériaux

• 2- Caractérisation de la source de particules:

• Nature de la particule
• Distribution énergétique et spatiale

• 3- Choix des processus physiques

• 4- Spécification du calcul demandé (les tallies)

• Création d’un fichier de sortie

Premier module

Deuxième module

• - Électrons (70 Millions)

• - Deux Distributions gaussiennes en énergie moyenne (Ee)

• - Pour obtenir les 6 et 10 MV en photons

• - Rayon de distribution gaussienne (Re)

Collisions électroniques

• Collisions électroniques

• Le rayonnement de freinage

• L’annihilation

• L’effet Compton

• La diffusion élastique

• L’effet photoélectrique

• La création de paires

• La fluorescence

• Énergie de coupure: - 500 KeV pour les électrons

• - 10 KeV pour les photons

Spécification du calcul demandé

• Écriture d’un espace des phases

• Qu’est – ce qu’un espace des phases ?

• Fichier contenant pour chaque particules traversant une surface d’une géométrie les informations suivantes:

• - L’énergie

• - La position

• - La direction

• - Le poids statistique

• Pourquoi le générer ?
• Pour gagner du temps sur les calculs
• Avoir une représentation du faisceau de photons en une surface donnée de la géométrie de la tête de l’accélérateur
• Comment ?
• En simulant une seule fois le premier module (cible, collimateur primaire et cône égalisateur)

Comment valider un espace des phases?

Calculs dosimétriques (choix du tally)

Comment valider un espace des phases?

Notre démarche

• Notre démarche

• Trouver le bon couple énergie moyenne et rayon du faisceau d’électrons primaire permettant de trouver un ajustement dans les limites admises entre les courbes de rendement en profondeur et de profil de dose obtenues sous MCNPX à celles obtenues expérimentalement

Paramètres de transport des électrons

• - Pour le 6 MV

Résultats

Comparaison des dmax obtenus par MCNPX et mesures pour le 10MV

Remerciements

• Aux responsables et enseignants du Master Physique Médicale Lyon – Grenoble

• Au Dr. C. CARRIE et Mme GINESTET

• Dr. D. SARRUT et Mr. JN BADEL

• A tous mes camarades de promotion

Le profil de dose à 10 cm de profondeur

Discussions

• Aux faibles statistiques

• Modélisation du collimateur secondaire

• Au pas de discrétisation

• Ressources informatiques

CONCLUSION

• Ce qui a été fait:

• Simulation:
• Faisceau d’électrons
• Cible
• Collimateur primaire
• Cône égalisateur
• Collimateur secondaire
• Test des gammes d’énergie pour les faisceaux en 6 MV et 10 MV
• Création et gestion du fichier de l’espace des phases
• Simulation du dépôt de dose dans une cuve d’eau (rendement en profondeur et profil de dose) pour différentes tailles de champs

PERSPECTIVES

• Continuer l’ajustement de l’énergie moyenne des électrons pour les faisceaux en 6 et 10 MV de photons

• Optimiser la statistique pour améliorer les résultats

• - Utiliser le fichier d’espaces des phases validé pour les simulations sur l’imageur portal ainsi que le dépôt de dose en clinique