| Titre : |
Amélioration de la précision de la dose administrée en radiothérapie : validation des modèles de simulation de Monte-Carlo pour le faisceau de photons LINAC Elekta Synergie Agility de 6 MV à l'aide de deux modèles du code GAMOS. |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Nogaye NDIAYE, Auteur |
| Editeur : |
Dakar : Université Cheikh Anta Diop de Dakar : Ecole Doctorale Physique, Chimie, Sciences de la Terre, de l'Univers et de l'Ingénieur |
| Année de publication : |
2024 |
| Importance : |
148 P. |
| Format : |
29 cm. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Mots-clés : |
Radiotherapie Monte-carlo Code GAMOS Indice gamma Physique électromagnétique Diffusion multiple Simulation de Monte-Carlo:LINAC Distribution de dose Dose Précision Espace de phase Fantôme d’eau Modèle de physique électromagnétique Modèle de diffusion multiple Simulation faisceau de photons Photon système de planification de traitement Dose de rayonnement Cancer GEANT4 Physique Atomique Physique nucléaire |
| Résumé : |
Les systèmes de planification de traitement (TPS) sont utilisés pour calculer la répartition de la dose en radiothérapie externe pour le traitement du cancer en routine clinique. L’objectif principal d’un TPS est d’assurer des doses de rayonnement précises et efficaces pour les patients afin de détruire les cellules cancéreuses ou inhiber leur croissance tout en minimisant les effets sur les tissus sains environnants. Les algorithmes de calcul de dose intégrés dans ces TPS commerciaux, utilisées en routine clinique, reposent sur des estimations qui sont acceptables pour la plupart des situations médicales. Cependant, ils présentent des limites dans certains cas, notamment pour les zones d'irradiation de petite taille et/ou les régions de faibles densités massiques. C’est la raison pour laquelle, l'utilisation des outils de Monte-Carlo (MC) est devenue incontournable pour la recherche visant à simuler et prédire la distribution de dose en radiothérapie dans les organes à risque et les volumes cibles pour à la fois l’efficacité du traitement et la sécurité du patient.
Parmi les nombreux algorithmes développés ces dernières années, le code GAMOS, qui utilise la trousse à outils GEANT4 pour les simulations de Monte-Carlo, intègre différents modèles de physique électromagnétique et des modèles de diffusion multiple pour simuler les interactions des particules avec la matière, offre un outil précieux pour les calculs de dose dans les applications médicales et dans tout le volume du patient.
Nos travaux de recherche de thèse proposent une validation des simulations d'un faisceau de photons de 6 MV provenant de l'accélérateur linéaire, en comparant les rendements en profondeur et les profils de dose obtenus pour différentes tailles de champ, à partir de trois modèles de physique électromagnétique et de trois modèles de diffusion multiple, à l’aide de la plateforme GAMOS de Monte-Carlo basée sur la librairie GEANT4.
La validation de nos résultats a été effectuée en utilisant l'indice gamma, avec un critère d'acceptabilité de 3 % pour la différence de dose (DD) et de 3 mm pour la distance à l'accord (DTA). La première étape de notre travail consiste à modéliser un accélérateur de type Elekta Synergy Agility au CICD de Dakar en utilisant les données fournies par le constructeur.
Nous avons procédé à la modélisation des principaux composants de la tête de l'accélérateur et des interactions du faisceau de rayonnement avec un fantôme d'eau homogène, et les informations sur les particules ont été collectées après la modélisation de l'espace de phase. Chaque espace a été positionné sous les mâchoires X et Y, en utilisant trois modèles de physique électromagnétique du code GAMOS : Standard, Penelope et Low-Energy, ainsi que trois modèles de diffusion multiple : Goudsmit-Saunderson, Urban et Wentzel-VI. Le fichier d'espace de phase obtenu a été utilisé comme source de particules pour simuler les distributions de dose suivantes : la dose en profondeur pour des tailles de champ de 5 x 5 cm² et 10 x 10 cm² à une distance source-axe (DSA) de 100 cm de la cible, ainsi que le profil de dose pour des tailles de champ de 5 x 5 cm² et 10 x 10 cm² à des profondeurs de 10 cm et 20 cm dans un fantôme d'eau, avec une distance source-surface (DSS) de 90 cm de la cible.
Nous avons obtenu, entre la simulation et l'expérimentation, des accords de 94 % et 96 %, respectivement, pour les trois modèles de physique électromagnétique et les trois modèles de diffusion multiple, pour des tailles de champ de 5 x 5 cm² et 10 x 10 cm² pour les courbes du rendement de dose en profondeur. Les courbes de profil de dose obtenues dans le cadre de ce travail, entre la simulation et l'expérimentation, présentent un excellent accord de 100 % pour les trois modèles de physique électromagnétique, ainsi que pour les trois modèles de diffusion multiple avec une taille de champ de 5 x 5 cm² à 10 cm et 20 cm de profondeur. Pour une taille de champ de 10 x 10 cm², nous avons montré que le modèle Penelope ainsi que les trois modèles de diffusion multiple offrent un accord de 98 % à 10 cm de profondeur. Le modèle Penelope et le modèle Standard, ainsi que les trois modèles de diffusion multiple, présentent tous un excellent accord de 100 % à 20 cm de profondeur.
La validation de ces modèles est essentielle pour garantir la précision des calculs dosimétriques dans la prédiction de la distribution de dose dans les organes à risque et les volumes cibles en radiothérapie, renforçant ainsi la confiance dans leur utilisation pour la planification des traitements.
Elle constitue aussi un outil d’aide à la décision quant au choix du modèle le plus fiable pour un meilleur suivi du traitement choisi, car une surestimation de la dose dans la tumeur ou le sous-dosage du patient présente inéluctablement un risque de récidive. |
| Permalink : |
https://bibliothequefst.ucad.sn/index.php?lvl=notice_display&id=2156 |
Amélioration de la précision de la dose administrée en radiothérapie : validation des modèles de simulation de Monte-Carlo pour le faisceau de photons LINAC Elekta Synergie Agility de 6 MV à l'aide de deux modèles du code GAMOS. [texte imprimé] / Nogaye NDIAYE, Auteur . - Dakar : Université Cheikh Anta Diop de Dakar : Ecole Doctorale Physique, Chimie, Sciences de la Terre, de l'Univers et de l'Ingénieur, 2024 . - 148 P. ; 29 cm. Langues : Français ( fre)
| Mots-clés : |
Radiotherapie Monte-carlo Code GAMOS Indice gamma Physique électromagnétique Diffusion multiple Simulation de Monte-Carlo:LINAC Distribution de dose Dose Précision Espace de phase Fantôme d’eau Modèle de physique électromagnétique Modèle de diffusion multiple Simulation faisceau de photons Photon système de planification de traitement Dose de rayonnement Cancer GEANT4 Physique Atomique Physique nucléaire |
| Résumé : |
Les systèmes de planification de traitement (TPS) sont utilisés pour calculer la répartition de la dose en radiothérapie externe pour le traitement du cancer en routine clinique. L’objectif principal d’un TPS est d’assurer des doses de rayonnement précises et efficaces pour les patients afin de détruire les cellules cancéreuses ou inhiber leur croissance tout en minimisant les effets sur les tissus sains environnants. Les algorithmes de calcul de dose intégrés dans ces TPS commerciaux, utilisées en routine clinique, reposent sur des estimations qui sont acceptables pour la plupart des situations médicales. Cependant, ils présentent des limites dans certains cas, notamment pour les zones d'irradiation de petite taille et/ou les régions de faibles densités massiques. C’est la raison pour laquelle, l'utilisation des outils de Monte-Carlo (MC) est devenue incontournable pour la recherche visant à simuler et prédire la distribution de dose en radiothérapie dans les organes à risque et les volumes cibles pour à la fois l’efficacité du traitement et la sécurité du patient.
Parmi les nombreux algorithmes développés ces dernières années, le code GAMOS, qui utilise la trousse à outils GEANT4 pour les simulations de Monte-Carlo, intègre différents modèles de physique électromagnétique et des modèles de diffusion multiple pour simuler les interactions des particules avec la matière, offre un outil précieux pour les calculs de dose dans les applications médicales et dans tout le volume du patient.
Nos travaux de recherche de thèse proposent une validation des simulations d'un faisceau de photons de 6 MV provenant de l'accélérateur linéaire, en comparant les rendements en profondeur et les profils de dose obtenus pour différentes tailles de champ, à partir de trois modèles de physique électromagnétique et de trois modèles de diffusion multiple, à l’aide de la plateforme GAMOS de Monte-Carlo basée sur la librairie GEANT4.
La validation de nos résultats a été effectuée en utilisant l'indice gamma, avec un critère d'acceptabilité de 3 % pour la différence de dose (DD) et de 3 mm pour la distance à l'accord (DTA). La première étape de notre travail consiste à modéliser un accélérateur de type Elekta Synergy Agility au CICD de Dakar en utilisant les données fournies par le constructeur.
Nous avons procédé à la modélisation des principaux composants de la tête de l'accélérateur et des interactions du faisceau de rayonnement avec un fantôme d'eau homogène, et les informations sur les particules ont été collectées après la modélisation de l'espace de phase. Chaque espace a été positionné sous les mâchoires X et Y, en utilisant trois modèles de physique électromagnétique du code GAMOS : Standard, Penelope et Low-Energy, ainsi que trois modèles de diffusion multiple : Goudsmit-Saunderson, Urban et Wentzel-VI. Le fichier d'espace de phase obtenu a été utilisé comme source de particules pour simuler les distributions de dose suivantes : la dose en profondeur pour des tailles de champ de 5 x 5 cm² et 10 x 10 cm² à une distance source-axe (DSA) de 100 cm de la cible, ainsi que le profil de dose pour des tailles de champ de 5 x 5 cm² et 10 x 10 cm² à des profondeurs de 10 cm et 20 cm dans un fantôme d'eau, avec une distance source-surface (DSS) de 90 cm de la cible.
Nous avons obtenu, entre la simulation et l'expérimentation, des accords de 94 % et 96 %, respectivement, pour les trois modèles de physique électromagnétique et les trois modèles de diffusion multiple, pour des tailles de champ de 5 x 5 cm² et 10 x 10 cm² pour les courbes du rendement de dose en profondeur. Les courbes de profil de dose obtenues dans le cadre de ce travail, entre la simulation et l'expérimentation, présentent un excellent accord de 100 % pour les trois modèles de physique électromagnétique, ainsi que pour les trois modèles de diffusion multiple avec une taille de champ de 5 x 5 cm² à 10 cm et 20 cm de profondeur. Pour une taille de champ de 10 x 10 cm², nous avons montré que le modèle Penelope ainsi que les trois modèles de diffusion multiple offrent un accord de 98 % à 10 cm de profondeur. Le modèle Penelope et le modèle Standard, ainsi que les trois modèles de diffusion multiple, présentent tous un excellent accord de 100 % à 20 cm de profondeur.
La validation de ces modèles est essentielle pour garantir la précision des calculs dosimétriques dans la prédiction de la distribution de dose dans les organes à risque et les volumes cibles en radiothérapie, renforçant ainsi la confiance dans leur utilisation pour la planification des traitements.
Elle constitue aussi un outil d’aide à la décision quant au choix du modèle le plus fiable pour un meilleur suivi du traitement choisi, car une surestimation de la dose dans la tumeur ou le sous-dosage du patient présente inéluctablement un risque de récidive. |
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