IRDose : un outil web de dosimétrie individualisée basé sur la méthode Monte Carlo pour les patients en thérapie avec le 177Lu

IRDose : web tool for individualised internal dosimetry based on Monte Carlo method for patients under treatment with 117Lu

• Auteur / Autrice : Gustavo Costa
• Direction : Manuel Bardiès, Daniel A. B. Bonifácio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Radio-physique et imagerie médicale
• Date : Soutenance le 29/01/2019
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse (2011-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radiothérapie

Dosimétrie

Monte-Carlo, Méthode de

Mots clés libres

Médecine nucléaire

Radiothérapie moléculaire

Simulation de Monte Carlo

Dosimétrie GATE

177Lu

Web

Nuclear medicine

Molecular radiotherapy

Monte Carlo simulation

Dosimetry

GATE

Résumé

La médecine nucléaire est une spécialité médicale qui utilise un radiopharmaceutique dont l'administration permet généralement de visualiser une fonction, en détectant les émissions gamma (γ) du radio-isotope vectorisé. Lorsque le but de cette pratique est la thérapie (radiothérapie moléculaire), on privilégie des isotopes qui émettent des radiation à courte portée (α, β ou électrons Auger). Les traitements utilisant 177Lu-DOTATATE ont obtenu leur autorisation de mise sur le marché (AMM) sur la base de l'administration de 7,4 GBq par cycle (activité fixe), sans tenir compte de la variabilité de fixation inter patient. Ceci entraîne une importante fluctuation de la dose absorbée délivrée aux organes à risque et aux cibles tumorales, et par conséquent, une grande difficulté à prédire les résultats du traitement. Des études récentes suggèrent que la planification basée sur une dosimétrie individuelle est une piste d'optimisation du traitement. L'objectif de ce travail est de participer au développement de la dosimétrie clinique en radiothérapie moléculaire, notamment par le développement d'un outil web dédié à la dosimétrie interne personnalisée de patients traités avec 177Lu et basé sur la méthode Monte-Carlo. Dans un premier temps, nous avons réalisé une étude sur la modélisation de systèmes SPECT avec le code Monte-Carlo GATE. L'optimisation des simulations a été réalisée par différentes méthodes pour réduire les temps de simulation. Ces techniques ont réduit le temps de simulation jusqu'à un facteur de 85. Certaines ont été utilisées dans la comparaison entre acquisitions tomographiques simulées et expérimentales. Cette comparaison a permis la modélisation du contexte expérimental utilisé dans la validation de l'outil web, Finalement, une page web a été conçue en utilisant le framework Django où une séquence de scripts en Python et Bash réalisent le calcul de la dose absorbée par simulation avec GATE. Les doses absorbée obtenues ont été comparées avec OLINDA (version 1 et 2). Nos résultats montrent des différences entre 0,3% et 6,1%, selon la version d'OLINDA.

Nuclear medicine is a medical specialty that uses a radiopharmaceutical whose administration generally allows to visualize an organ function by detecting the gamma (γ) emissions of the targeted radioisotope. When the goal of this practice is molecular radiotherapy, isotopes emitting short-range radiation (α, β or electron Augers) are preferred. In general, treatments using 177Lu-DOTATATE still uses the historical practice of a fixed administration of 7.4 GBq per cycle, regardless the sex, age or inter-patient fixation variability. This causes a large fluctuation of the absorbed dose delivered to organs at risk and tumour targets, and therefore a great difficulty in predicting the treatment results. Recent studies suggest that treatment planning based on individual dosimetry is a way to optimize the treatment. The objective of this work is to contribute to the development of clinical dosimetry in molecular radiotherapy, in particular by developing a web tool based on the Monte Carlo method GATE dedicated to individualised internal dosimetry of patients treated with 177Lu. First of all, a study on the modelling of the SPECT systems by the Monte Carlo toolkit, GATE was realized, as well as the optimization of these simulations, where different methods were used in order to reduce simulation time. These techniques reduced simulation time by up to 85, and some of them were used in the comparison between simulated and experimental tomographic acquisitions. This comparison allowed the modelling of an experimental context which was used for the web tool validation. Finally, the web page was designed using the Django framework where a sequence of scripts in Python and Bash perform the calculation of the absorbed dose by GATE simulations. The absorbed doses obtained were compared with OLINDA versions 1 and 2, and the results show differences between 0.3% and 6.1%, depending on OLINDA's version.