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Application des fantômes numériques voxélisés associés au code Monte Carlo MCNP à la mesure in vivo réaliste des actinides dans les poumons et les plaies contaminées


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Noëlle PIERRAT, thèse de doctorat de l'université paris XI faculté de médecine Paris Sud, spécialité rayonnements et imagerie en médecine, 234p, soutenue le 06 décembre 2005.

Type de document > *Mémoire/HDR/Thèse

Mots clés > dosimétrie interne, reconstitution de dose, dosimétrie

Unité de recherche > IRSN/DRPH/SDI/LEDI

Auteurs > PIERRAT Noëlle

Date de publication > 06/12/2005

Résumé

L’anthroporadiamétrie pulmonaire, méthode privilégiée pour la surveillance des ersonnes exposées à un risque d’inhalation d’actinides, est cependant limitée par l’utilisation de fantômes physiques d’étalonnage qui ne peuvent représenter, pour des raisons techniques, qu’une approximation de la géométrie de la personne à mesurer.

Les avancées dans les domaines de l’imagerie médicale et de l’informatique ont permis de concevoir une nouvelle approche de la mesure anthroporadiamétrique, qui associe à un code de calcul Monte Carlo des fantômes numériques, directement basés sur les images scanner ou IRM des personnes.

Dans le contexte de la mise en place au laboratoire de cette méthode innovante par l’intermédiaire d’un outil informatique spécifique, OEDIPE, l’axe principal de la thèse a été d’apporter des éléments de réponse à la question suivante : quels sont les apports de ces fantômes numériques et des nouvelles techniques telles qu’OEDIPE pour améliorer les étalonnages en anthroporadiamétrie ?

Après des développements dans l’interface OEDIPE, la méthode numérique a été validée pour des systèmes composés de quatre détecteurs germanium, géométrie la plus répandue dans les laboratoires d’analyses de biologie médicale (présentant une bonne concordance avec la mesure, l’écart étant inférieur à 10%). Cette étude constitue la première étape en vue d’un étalonnage numérique des installations, spécifique à la personne, qui permettra d’estimer de façon plus fiable la rétention d’activité.

Dans un second temps, une évaluation exhaustive des incertitudes rencontrées en anthroporadiamétrie pulmonaire a pu être menée grâce à l’approche proposée par OEDIPE, préalablement validée. Il a ainsi été montré que les incertitudes estimées de façon expérimentale dans des travaux antérieurs avaient été sous-estimées, notamment les variations morphologiques entre fantôme et personne. Des améliorations de la procédure de mesure ont alors été proposées, en particulier de nouvelles équations bioparamétriques spécifiques aux conditions de mesure françaises qui permettent un choix plus judicieux du fantôme d’étalonnage en estimant directement l’épaisseur de la plaque extrathoracique à rajouter au fantôme Livermore en fonction du poids et de la taille de la personne à mesurer.

L’intérêt des fantômes numériques et de la simulation Monte Carlo a enfin été mis en évidence pour l’étude de cas concrets et réalistes de contamination, non accessibles par la méthode classique, que ce soit au niveau des poumons ou d’une blessure. Dans ce dernier cas, la technique a permis d’ajuster le niveau de la contamination présente dans un cas réel de blessure de la main et devrait permettre d’améliorer la détermination de la géométrie de la source, permettant d’affiner le calcul dosimétrique.

Grâce à cette approche innovante, un étalonnage “personnalisé” des installations, que ce soit au niveau morphologique ou de la distribution des contaminants, apparaît possible et représente une étape importante dans le cadre de la mise en place d’une dosimétrie personnalisée.