Les Défis du CEA n°194 novembre 2014
Les Défis du CEA n°194 novembre 2014
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°194 de novembre 2014

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 24

  • Taille du fichier PDF : 4,2 Mo

  • Dans ce numéro : dossier sur la radiothérapie conformationnelle 3D.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
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grand angle à doséo, la radiothérapie soigne sa dose• Zones hétérogènes  : qui présentent différents milieux, comme de l’air au niveau des poumons, des os, de l’eau…• Fantôme anthropomorphe  : mannequin mimant le corps humain et tous ses organes. Cet objet est utilisé pour des tests qualité en radiologie ou pour simuler des examens médicaux.• Radiologie interventionnelle  : actes médicaux sous contrôle radiologique permettant le repérage, le guidage et le contrôle du geste médical. Notes  : 1. Activités de dosimétrie confiées par le CEA et le LNE (Laboratoire national de métrologie et d’essais). 2. Le développement de ces techniques (plus de 500 000 actes par an en France) devient un facteur d’exposition supplémentaire significatif pour la population avec, pour les praticiens, un risque accru de cataracte. Image de réalité virtuelle du simulateur em.SIM développé par le CEA-List et Esprimed. A Blidéanu, chef de laboratoire au LNHB. « Et pour que la mesure de la dose à un point soit faisable, le faisceau doit irradier toute la surface du dosimètre… Là est tout le problème, puisqu’on ne peut plus diminuer la taille de nos détecteurs ». Dans le cadre du projet européen de métrologie MetrExtRT, le LNHB a ainsi développé une nouvelle méthode de mesure précise des doses en radiothérapie par mini-faisceau, basée sur l’utilisation d’un calorimètre en graphite partiellement irradié par le faisceau de traitement. Ces avancées technologiques pourront désormais être réalisées à Doseo. Là, les scientifiques disposeront de différentes sources de rayonnement, comme les photons et électrons de l’accélérateur de type médical Varian de nouvelle génération, ou le colbalt 60 de l’irradiateur. Ils pourront également tester de nouveaux dosimètres, comme celui à base de diamant synthétique développé avec le laboratoire Capteurs et Diamant du CEA-List, ou encore à base d’alanine dans le cadre d’une collaboration avec l’Institut de sûreté et de radioprotection nucléaire (IRSN). Simuler le traitement pour adapter sa durée, et contrôler sa conformité avec la prescription Autre composante du CEA-List à avoir rejoint Doseo  : le laboratoire Modélisation et simulation des systèmes. Comme son nom l’indique, son but est de développer des outils de simulation de traitements. « Nous les basons sur les codes Monte-Carlo qui modélisent toute interaction d’un rayonnement avec la matière » précise Delphine Lazaro, chef du laboratoire. Leurs développements logiciels peuvent servir en amont pour améliorer le système de planification du traitement (TPS). Celui-ci permet, à partir des données du patient et de la prescription thérapeutique établie par l’oncologue, d’effectuer un calcul prévisionnel de dose et de transférer le plan de traitement vers la machine. Mais toutes ces étapes exigent des calculs intensifs qui nécessiteraient plusieurs jours pour chaque patient. Or des patients, les hôpitaux doivent en traiter plusieurs dans une journée ! Pour accélérer le calcul, les TPS commercialisés intègrent des algorithmes de calcul de dose simplifiés. « Ces méthodes fonctionnent très bien dans la plupart des cas cliniques traités mais peuvent entraîner une dégradation de la précision, problématique notamment pour les simulations dans les zones hétérogènes• du corps et pour les faisceaux fins employés par les technologies d’irradiation innovantes » évoque Delphine Lazaro, dont l’équipe travaille actuellement à l’optimisation et au contrôle qualité de ces TPS en y intégrant des codes de calcul Monte-Carlo. Leurs simulations permettent également de développer des nouvelles méthodes pour s’assurer de la conformité, en temps réel, des plans de Tranches du crâne du fantôme avec un emplacement pour un dosimètre (cercle blanc au centre). traitement réellement délivrés avec celui prescrit par le radiothérapeute. À Doseo, les résultats d’un tel modèle seront ensuite contrôlés en utilisant un fantôme anthropomorphe• équipé de dosimètres et positionné sur l’accélérateur Elekta. Affiner les modèles avec les industriels Pour aller encore plus loin, les chercheurs améliorent directement les codes Monte-Carlo. « Nous avons réécrit le code Penelope qui manquait de flexibilité afin de suivre plus facilement les évolutions des techniques de radiothérapie. Nous pouvons maintenant intégrer de nouvelles fonctionnalités comme des modèles physiques d’interaction et de suivi de particules » explique Delphine Lazaro. Dans le cadre de la plateforme Doseo, cela permet de constituer un environnement logiciel adapté pour proposer de nouvelles prestations de calculs aux industriels. Par exemple, l’aide à la caractérisation d’équipements avec l’entreprise Elekta ou des reconstitutions dosimétriques avec la société Esprimed. Cette dernière collaboration a abouti au développement du simulateur « em.SIM » dans lequel le code Penelope est couplé avec une interface de réalité virtuelle. Cet outil permet de visualiser toutes les situations rencontrées en radiologie interventionnelle• 2 et de déterminer, au cas par cas, les doses délivrées à un patient, mais aussi au personnel médical. L’exploitation « em.SIM » servira à la formation des médecins, à la radioprotection, à la reconstitution de doses sur des cas difficiles… Toujours en imagerie, pour le diagnostic et le contrôle de positionnement du patient, les scientifiques du CEA-List essaient par exemple de développer des outils pour optimiser le rapport dose reçue/qualité image. 20 Les défis du CEA Plus d’informations sur www.cea.fr A. Lorec/CEA Esprimed
PF.Grosjean/CEA former, l’autre service de DosEo Doseo n’est pas seulement un outil de recherche. C’est aussi une formidable offre de formation pour les étudiants comme pour les professionnels qui disposeront sur place d’un accès direct aux équipements les plus innovants. En tant qu'institut du CEA dédié à l'enseignement et à la formation, l’institut National des Sciences et Techniques Nucléaires (INSTN) est également membre fondateur de Doseo. L’une des missions de la plateforme est en effet de piloter et d'animer des programmes de formation de haute spécialisation. De la radiothérapie à l’imagerie, les futures offres destinées aux étudiants et aux professionnels, nationaux et internationaux, seront très ciblées  : physique médicale, dosimétrie des rayonnements ionisants, métrologie, codes de calcul et simulation, maîtrise des risques (facteurs organisationnels et humains en radiothérapie), radioprotection… L’INSTN a également déporté sur la plateforme Doseo une partie de la formation du Diplôme de qualification en Physique radiologique et médicale (DQPRM), organisée avec l’Institut Gustave Roussy et la Société Française de physique médicale. Unique en France, cet enseignement forme les personnes spécialisées en radiophysique médicale dont le rôle est de garantir la qualité et la sécurité de l’utilisation médicale des rayonnements ionisants. Grâce à tous ces modules de formation, les étudiants pourront profiter d’un accès direct aux instruments de radiothérapie de dernière génération, avec des approches très concrètes avant même leur immersion en stage. Ces outils viennent s'ajouter au simulateur VERT 1 dont s'est doté l'INSTN. Fonctionnel depuis février 2014, celui-ci permet de travailler sur des scénarios pédagogiques grâce à la réalité virtuelle 3D. Les étudiants sont ainsi confrontés à des situations qu'ils seront amenés à rencontrer dans leur vie professionnelle. Formation diplômante, mais aussi formation continue ou sur mesure Dans le cadre de Doseo, l’INSTN propose également des formations continues pour les professionnels de santé, dans les domaines d’expertise du CEA, en complément de celles proposées par les sociétés savantes• et les industriels. « Nous n’allons pas concevoir de formations trop cliniques, mais plutôt en amont, plus orientées techniques de pointe » précise Amélie Roué, physicien médical et maître de conférences à l’INSTN. Dispensées sur deux à trois jours, elles se veulent plus dynamiques et spécifiques. Parmi les nouvelles nées, certaines s’adressent aux équipes de radiothérapie (médecins, physiciens, manipulateurs, techniciens, ingénieurs), d’autres aux médecins généralistes, pédiatres et gynécologues. « Notre objectif est de donner des connaissances à des médecins non spécialistes du nucléaire sur les doses et l’aspect bénéfices/risques des rayonnements pour qu’ils soient capables d’informer leurs patients ou de répondre à leurs questions » explique Amélie Roué. « Par ailleurs, cela nous permet de toucher un public plus large et de sortir des offres de niches à destination exclusive des professionnels de la radiothérapie ». Enfin, les industriels ont la possibilité de louer les locaux de Doseo et d’accéder à ses équipements pour leurs propres formations. « Ou ils peuvent faire appel aux services de l’INSTN pour un accompagnement pédagogique établi sur mesure » conclut Amélie Roué. Qu’est-ce que l’INSTN ? Créé en 1956, l’INSTN est un établissement public d’enseignement supérieur qui a pour mission la transmission des savoirs et savoir-faire du nucléaire français dans des disciplines scientifiques et technologiques de pointe  : fission, fusion, physique des rayonnements, imagerie biomédicale… Rattaché au CEA et installé notamment sur son centre de Saclay, il est placé sous la tutelle du ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche, du ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie et du ministère de l’Économie. 4 Formation continue en radioprotection délivrée à l’INSTN.• Société savante  : regroupement d’experts qui, par leurs travaux et leur réflexion, font avancer la connaissance dans leur domaine d’activité. Exemple  : la société française de physique médicale. Note  : 1. Virtual Environment Radiotherapy Training. Novembre 2014 N°194 21



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