Workshop 'Traitement intensif de données et Sciences de la Vie'
Centre de Calcul de l'IN2P3 - 6 Décembre 2007
Plan
La radiothérapie et les simulations Monte Carlo
Contexte de nos recherches
Problématiques de calcul massif
Conclusion et perspectives
La radiothérapie conventionnelle
Proton et hadron-thérapie
Radio vs. hadron-thérapie
Radio vs. hadron-thérapie
Dose déposée localement (fort LET : linear energy transfert )
=> Fort effet biologique (RBE : radiobiological effect)
=> Mort cellulaire des cellules radiorésistantes
(notamment par cassure des deux brins de l’ADN)
Déroulement d'un traitement de radio/hadronthérapie
Imagerie (TEP, CT)
Planification du traitement
Irradiation – Imagerie de contrôle per-op. (imagerie portale...)
Imagerie de contrôle post-op.
Bouclage sur la planification
Déroulement d'un traitement de radio/hadronthérapie
Imagerie (TEP, CT)
Planification du traitement :
Détourage de la tumeur, des organes à risque
Boucle :
Paramétrage des faisceaux (position, énergie, ... )
Simulation de la dose déposée
jusqu'à parvenir à la prescription médicale (dose > x Gy dans la tumeur, < y Gy dans tel organe)
Planification de traitement (PT)
Doc : GSI, Allemagne
Simulations pour le PT
Radiothérapie
Seuls des processus électromagnétiques interviennent.
Les simulations analytiques (= modéliser l'effet cumulé de tous les dépots par superposition/convolution) sont assez précises et rapides
MAIS besoins de simulations de référence par Monte Carlo
Proton / hadronthérapie
Processus nucléaires (fragmentations)
Simulation Monte Carlo requise
Difficultés :
Temps de calcul !
Données / modèles physiques mal connus
Contexte
Radiothérapie : des dixaines de centres en France, des milliers dans le monde
Protonthérapie : 2 centres (Orsay, Nice) en France, des dixaines dans le monde
Hadronthérapie : 1 futur centre (Lyon) en France, 3 existant dans le Monde, 5 projets dont 4 en Europe
La hadron. : évolution actuelle
Japon : Nouveau centre en projet + extension de celui de Chiba
Europe :
Heildelberg, Allemagne, décidé en 2002, ouverture en 2007
Pavie, Italie, décidé en 2003, ouverture prévue en 2008
Vienne, Autriche, décidé en 2007, ouverture prévue en ?
Lyon, France, Projet ETOILE décidé en 2007, ouverture prévue en 2012
Stockholm, Suède, non encore décidé.
Ces 5 projets ont formé le projet européen ENLIGHT (European Network for Light Ion Therapy ) de 2001 à 2006 (5è PCRD) puis ENLIGHT++ (6è PCRD) depuis 2006
Le projet ETOILE
Objectifs : http://etoile.in2p3.fr
Créer un centre de soins et de recherche clinique, en réseau européen
Localisation : Lyon BIOPARC; Ouverture prévue en 2012
Développer un programme de recherches, en réseau européen
Le projet a été initié en 1997 par l'UCBL, soutenu par la Région, la Communauté urbaine de Lyon et le Ministère de la Recherche qui financent les études et les recherches associées. Il a été inscrit dans le Plan national Cancer (mars 2003).
10 ans après, les deux résultats marquants :
La création du centre a été adoptée avec l'accord du ministère de la santé du 13 février 2007
Un Programme National de Recherches en Hadronthérapie (PNRH) a été inscrit dans la politique de financement de la recherche de l'INCa
ETOILE : Les recherches
Initiées depuis 2 à 5 ans elles mobilisent actuellement 11 laboratoires, dont 9 en Rhône-Alpes, 8 associés au CNRS, au CEA ou à l'INSERM.
Elles visent à :
mieux connaître les fondements radiobiologiques des mécanismes du traitement
développer des outils performants pour la conduite du traitement (imagerie, plan de traitement)
développer des modélisations permettant de prévoir l'efficacité du traitement.
L'interaction entre le centre de soins et le programme de recherches sera forte : le centre sera un lieu d'expérimentation (avec en particulier un espace "recherches"), et un lieu de rencontre pour les spécialistes concernés.
Autres projets de recherche
ANR SimCa2 : Simulations pour le traitement du Cancer par ions Carbone
ThIS : Therapeutic Irradiation Simulator
ANR fGATE : Nouvelle version de GATE
GATE : Geant4 Application for Tomographic Emission
