La curiethérapie est une méthode de traitement du cancer des organes génitaux avec des sources de rayonnements ionisants. Cette méthode de traitement est particulièrement efficace car, à cause de la proximité des sources et des tumeurs, l’irradiation est bien localisée et les tissus sains sont moins exposés. Le service d’oncologie du Centre Hospitalier Universitaire Joseph Ravoahangy Andrianavalona Ampefiloha (CHU-JRA) utilise la curiethérapie à bas débit de dose (Low Dose Rate LDR) au Cs-137 depuis l’année 2005. Depuis la mise en place du traitement, la planification du traitement du CHU-JRA se fait de façon manuelle. L’incertitude de la dose administrée au patient doit être inférieure à 5%. Cette incertitude résulte de l’incertitude de l’étalonnage des sources et de la planification du traitement. D’où l’importance d’une planification informatisée du traitement pour réduire cette incertitude.
Planification de traitement en curiethérapie
Panification du traitement sur ordinateur
Description d’un TPS
Un système de plan de traitement (Treatment Planning System TPS) est un ensemble d’outils de calcul et de simulation aidant à la planification d’un traitement en radiothérapie. En entrée d’un TPS il y a la forme du patient et de la tumeur, qui est la cible, les différents accessoires utilisés (caches, diaphragmes, …) ainsi que les informations sur le rayonnement utilisé (son énergie, sa forme, la fluence). En sortie, le TPS fournit la distribution des dépôts d’énergies dans le patient sous formes de courbes isodoses. L’utilisation d’un TPS et l’interprétation des résultats sont surtout graphiques. En plus du calcul de dose, le TPS aide le physicien à optimiser le traitement pour réduire les doses reçues par les organes à risque. Les moteurs de Monte Carlo célèbres tels que MCNP, EGS4, GATE, GEANT4 et bien d’autres sont dédiés à des travaux de recherche, et un calcul peut durer des heures. Ils donnent de bons résultats de calcul s’ils sont utilisés avec les bons paramètres, mais ils ne tiennent pas compte des contraintes du temps de planification d’un TPS, car en milieu clinique le temps de calcul doit être court.
Description physique d’un traitement en curiethérapie
Le traitement en curiethérapie considéré dans cette étude est le traitement au Cs-137. L’appareil de traitement utilisé est le Nucletron Selectron LDR utilisant des applicateurs Fletcher dans lesquels des sources de 2.5 mm de diamètre sont positionnées selon les prescriptions du radiothérapeute. Les sources sont positionnées dans le vagin ou le rectum de la personne à traiter grâce à des applicateurs . Dans le modèle, les sources de Cs-137 sont considérées comme étant ponctuelles.
Planification manuelle du traitement en curiethérapie
Depuis le début du traitement (2005) en curiethérapie au service d’oncologie du CHUA-JRA, le calcul du temps de traitement se fait de façon manuelle. La procédure consiste à :
• installer les applicateurs dans le patient
• prendre la radiographie du patient avec les applicateurs installés
• définir la dose à prescrire au patient
• localiser la tumeur par rapport aux applicateurs sur la radiographie du patient
• faire le rapprochement entre la radiographie du patient et les courbes isodoses fournies par Nucletron
• calculer le temps de traitement à partir de l’activité réelle de la source et le choix du radiothérapeute sur les positions des sources à utiliser.
Les applicateurs
Les applicateurs sont des dispositifs physiques, fournis avec l’unité de traitement, dans lesquels les sources vont se positionner selon les scénarios programmés. Les applicateurs sont constitués de tubes d’aluminium de 3 mm de diamètre dont les formes épousent les directions des orifices naturels des organes à traiter (Utérus, vagin, …). Des ovoïdes permettent d’immobiliser les applicateurs dans les organes et de modifier la forme des distributions de doses grâce aux sources qui y sont disposées. Lorsqu’ils sont en place, les applicateurs sont reliés à l’unité de traitement par des tubes en plastique qui servent de conduits pour les sources de Cs-137. Les sources de Cs-137 ne sont envoyées dans les applicateurs qu’après la planification du traitement.
Position des sources
Les sources sont placées automatiquement par le programme de l’unité de traitement dans les applicateurs, sur des positions prédéfinies. Les positions sont numérotées à partir des extrémités de l’applicateur précédé du type d’applicateur en question. Les applicateurs intra utérins sont précédés de IU tandis que les ovoïdes sont précédés de OV.
La durée du traitement dépend du système de traitement adopté par le radiothérapeute. En fait il existe deux grands systèmes : Le système Manchester et le système ICRU Report 38. Pour le système Manchester, la durée du traitement dépend du débit de dose aux points A et B et des doses reçues par la vessie et le rectum qui sont des organes très radiosensibles. Le point A est situé à 2 cm au dessus de l’orifice cervical et 2 cm en dehors du canal cervical et le point B est placé de façon symétrique par rapport au canal cervical . Pour le système ICRU 38, la durée de traitement dépend de la distribution de doses aux points spécifiques à traiter, du rectum et de la vessie.
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Table des matières
Introduction
Chapitre 1. Planification de traitement en curiethérapie
1.1 Panification du traitement sur ordinateur
1.2 Planification manuelle du traitement en curiethérapie
Chapitre 2. Interaction des rayonnements avec la matière et méthode de Monte-Carlo
2.1. Histoire de la méthode de Monte-Carlo
2.2. Principe de la méthode de Monte-Carlo
2.3. Interaction des rayonnements ionisants avec la matière et méthode de Monte-Carlo
2.4. Dépôt d’énergie
Chapitre 3. Dosimétrie
3.1. Fluence de particules et d’énergie
3.2. Dose absorbée
3.3. Langage de programmation
3.3.1. Variables et types
Chapitre 4. Les bibliothèques
4.1 Klein-Nishinna vers cpdf
4.2. Programme principal
4.3. Dose absorbée
4.4 Position des sources
4.5. Utilisation des résultats du modèle
Chapitre 5. Accélération de l’exécution du code en utilisant le calcul de haute performance (HPC)
5.1. Présentation du HPC
5.2. Exemple d’optimisation pour le calcul de π
5.3. Ppserver avec la methode de Monte Carlo
Chapitre 6. Etalonnage du système
6.1. Objectif de l’étalonnage
6.2. Principe de l’étalonnage
6.3 Formalisme du débit de Kerma dans l’air à une distance de 1 m
6.4 Mode opératoire et résultats
6.5 De l’activité au nombre de photons
Chapitre 7. Interface utilisateur BrachyPy
7.1. Serveur d’application
7.2. Utilisation de karrigell
7.3. Déroulement d’une planification
Chapitre 8. Résultats du modèle et validation
8.1. Résultats du modèle
8.2. Validation du modèle
Chapitre 9. Manuel de BrachyPy
9.1. Détermination du temps de traitement avec BrachyPy
9.2 Alignement des applicateurs
9.3. Avantages de BrachyPy
9.4. Impact du système sur la protection des travailleurs
Conclusion
ANNEXE
