Etude numérique et expérimentale d'un système de planification de traitement pour la radiothérapie intégrant un calcul Monte Carlo : applications aux hétérogénéités et petits faisceaux

par Bouchra Habib

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean Barthe.

Soutenue en 2009

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Des avancées relatives à la rapidité du calcul de dose par MC ont été apportées dans le cadre du projet européen MAESTRO avec le développement du nouveau code MC rapide PENF AST ainsi que dans le cadre du projet TELEDOS avec la parallélisation de ce code. Ce travail de thèse, issu de ces deux projets, porte sur l'évaluation des performances techniques et dosimétriques du code MC, indispensable avant toute utilisation en routine clinique. Dans un premier temps, les techniques de réduction de variance incluses dans le code MC ainsi que la parallélisation du calcul ont été validées et évaluées en terme de gain en temps de calcul. La deuxième partie du travail a exposé une nouvelle méthode, rapide et précise, d'ajustement du spectre en énergie initial de l'accélérateur, indispensable au calcul de la dose par MC. La suite de l'étude a été consacrée à l'évaluation du calcul de dose par le code MC rapide PENFAST en conditions métrologiques et cliniques. Les résultats ont montré la capacité du code MC à calculer rapidement une dose précise, en modes photon et électron, même en condition de manque d'équilibre électronique. Cette étude a toutefois révélé une imprécision du TPS-MC dans la conversion de l'image TDM en géométrie voxélisée utilisée pour le calcul de dose. La qualité de cette voxélisation pourra être améliorée moyennant un logiciel automatique de correction des artefacts dans l'image TDM ainsi qu'en ajoutant des matériaux supplémentaires dans la base de données du code.

  • Titre traduit

    Numerical and experimental study of a radiotherapy treatment planning system including Monte Carlo calculations : heterogeneities and small beams apllications


  • Résumé

    Improvements relative to the MC dose calculation speed have been made within the European project MAESTRO by the development of the fast MC code PENFAST and within the TELEDOS project by the parallelization of this code. This PhD work, based on these two projects, focuses on the evaluation of the technical and dosimetric performances of the MC code. These issues are crucial before the use of the MC code in clinical applications. First, variance reduction techniques included in the MC code as well as the parallelization of the calculation have been validated and evaluated in terms of gain in the computing time. The second part of this work has exposed a new, fast and accurate method to determine the initial energy spectrum of the accelerator. This spectrum is required for the MC dose calculation. Afterwards, dose calculations with the fast MC code PENFAST have been evaluated under metrological and clinical conditions. The results showed the ability of the MC code to quickly calculate an accurate dose in both photon and electron modes, even in electronic disequilibrium situations. However, this study revealed an uncertainty, in the TPS MC, in the conversion of the CT image to voxelized geometry which is used for MC dose calculation. The quality of this voxelization may be improved through an artefact correction software and by including additional materials in the database of the code.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (199 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 161-170

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2009)89
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