Dosimétrie des émetteurs Dosimétrie des émetteurs à à l’échelle cellulaire et l’échelle cellulaire et tissulaire par méthode de tissulaire par méthode de Monte Carlo Monte Carlo J. Coulot 1 , M. Ricard 1 , A. Faggiano 2 , N. Bellon 3 F. Lavielle 1 , M. Schlumberger 2 1 Service de Physique, 2 Service de Médecine Nucléaire & Cancérologie Endocrinienne, 3 Service Statistiques Institut Gustave-Roussy JJC 2003 Aussois
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Dosimétrie des émetteurs à léchelle cellulaire et tissulaire par méthode de Monte Carlo J. Coulot 1, M. Ricard 1, A. Faggiano 2, N. Bellon 3 F. Lavielle.
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Dosimétrie des émetteurs Dosimétrie des émetteurs à à l’échelle cellulaire et l’échelle cellulaire et
tissulaire par méthode de tissulaire par méthode de Monte CarloMonte Carlo
J. Coulot1, M. Ricard1, A. Faggiano2, N. Bellon3 F. Lavielle1, M. Schlumberger2
1 Service de Physique, 2Service de Médecine Nucléaire & Cancérologie Endocrinienne, 3Service Statistiques
Cancers de la thyroïdeDonnées de baseModélisation géométriqueCalculs et résultats
APPLICATIONSAPPLICATIONS
Introduction - la dosimétrie interneIntroduction - la dosimétrie interne
Dosimétrie interne : déterminer la dose déposée dans les tissus par des radionucléides distribués dans l’organisme : De façon accidentelle ou dans un but diagnostic :
radioprotection Dans un but thérapeutique : relation dose-effet
Concept de base : la fraction absorbéeConcept de base : la fraction absorbée
GrayKgJ
massedeunité
déposéeénergieDose
0
kk E
E:absorbéeFraction
0
kk E
E:absorbéeFraction
Cible kCible k
Source hSource h
Énergie Énergie émise Eémise E00
Énergie Énergie absorbée Eabsorbée Ekk
k
kk m
: massiqueabsorbéeFraction
k
kk m
: massiqueabsorbéeFraction
Fraction absorbéeFraction absorbée
Fonction de la géométrie et de la nature du rayonnement :
Concept valable uniquement pour un
radionucléide distribué de façon homogène
dans la source
Méthode du Medical Internal Radiation Dose Méthode du Medical Internal Radiation Dose ComityComity
Principe du MIRD : estimation de la dose à l’échelle de l’organe, dans des fantômes anthropomorphiques décrits par âge et par sexe :
Activité cumulée (nombre Activité cumulée (nombre total de particules émises) total de particules émises) estimée grâce aux images estimée grâce aux images
fonctionnellesfonctionnelles
Énergie totale Énergie totale émiseémise
X% d’énergie absorbée% d’énergie absorbée
DoseDosekk = = Masse de l’organeMasse de l’organe
Un peu plus loin…Un peu plus loin…
Tabulé
CalculéCalculé
Mesuré
kS : Dose par MBq.h
déposée dans le volume k
De l’organe… à la celluleDe l’organe… à la cellule
Concept de fraction absorbée valable Concept de fraction absorbée valable à toutes les échellesà toutes les échelles
Nécessite un Nécessite un MODELE MODELE GEOMETRIQUE REPRESENTATIFGEOMETRIQUE REPRESENTATIF
On peut recalculer les facteurs S On peut recalculer les facteurs S à l’échelle qui nous convientà l’échelle qui nous convient
Femme MIRD
Thyroïde
Vésicules thyroïdiennes
OutilsOutils
Plusieurs codes de calculs dans le domaine public : MCNP, PENELOPE, GEANT, EGS,
etc. (www.nea.fr)
A l’IGR: utilisation de EGSnrc : Expérience du code EGS (P. Telenczak, J.
Gouriou, I. Clairand) Transport des particules chargées ++
Développement d’outils autour de cet environnement
NRC-CNRC
Le usercode EGS - DOSE3DLe usercode EGS - DOSE3D
Utilise la Utilise la géométrie géométrie combinatoirecombinatoire
Calcule la Calcule la fraction fraction absorbéeabsorbée dans dans chaque volume chaque volume d’intérêt défini par d’intérêt défini par l’utilisateurl’utilisateur
1 2
OR +1 OR +2+1 -2
+1 +2
Principe de la géométrie combinatoire
DOSE3D - évolutionsDOSE3D - évolutions
Adapté à EGSnrc et validé aux échelles cellulaires et tissulaires
INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY
Validation of the EGS usercode DOSE3D for internal beta dose calculation at the cellular and tissue levels J Coulot, M Ricard and B Aubert
Clairand Clairand et alet al. Improvement of internal . Improvement of internal dose calculations using mathematical dose calculations using mathematical models of different adult heights. models of different adult heights. Phys Phys Med BiolMed Biol 45 (2000). 45 (2000).
Dédié à la dosimétrie à l’échelle de Dédié à la dosimétrie à l’échelle de l’organel’organe
Cancers de la thyroïdeCancers de la thyroïde Données de baseDonnées de base Modélisation géométriqueModélisation géométrique Calculs et résultatsCalculs et résultats
APPLICATIONSAPPLICATIONS
Application - Cancers de la ThyroïdeApplication - Cancers de la Thyroïde
Outil de calcul validé utilisable dans de nombreuses configurations
Première application : étude de l’influence de la distribution de l’iode-131 dans la thyroïde
Contexte : conséquences de l’accident de Chernobyl
Cancers de la thyroïde des enfants, Belarus 1977-86: 8 cancers 1990-98: 583 cancers
Risque relatif en fonction de l’âge lors de l’accident Risque relatif en fonction de l’âge lors de l’accident 1 ans : 237 1 ans : 237 10 ans : 610 ans : 6 Adultes : pas de risque significatif.Adultes : pas de risque significatif.
Ces données ne sont pas corrélées aux Ces données ne sont pas corrélées aux estimations dosimétriques (MIRD)estimations dosimétriques (MIRD)
Le programme CLUSTER3D, utilise le hasard pour associer des sphères de rayons différents de façon aléatoire dans l’espace sous contraintes de compacité
BUT : améliorer la représentativité des modèles en évitant l’écueil d’une organisation trop géométrique et éloignée de la réalité
Langage JAVA Programmation objet
(proche C) Multi-plateforme
(Windows, Linux, MAC OS)
Gratuit... Temps de calculs # 3-5
minutes… Écrit les fichiers de
sortie DOSE3D Rhinoceros (3D)
PrincipePrincipe ÉchantilloneÉchantillone une distribution de diamètres une distribution de diamètres Chaque sphère peut être le Chaque sphère peut être le germegerme de de
création d’une suivante création d’une suivante Des Des contraintescontraintes sont introduites au fur et sont introduites au fur et
à mesure de la construction du modèleà mesure de la construction du modèle
xxyy
zz
Modèles géométriquesModèles géométriques
12 ans
> 12 ans
# 200 sphères de différents rayons
Pour obtenir une organisation différente dans l’espace : changement de la séquence de nombres aléatoires