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Les codes de calcul

OEDIPE Outil d’Evaluation de la Dose Interne PErsonnalisée

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Simulation de mesures anthroporadiamétriques et calcul de doses délivrées aux organes ou tissus à partir des paramètres réalistes de la personne contaminée.

L’incorporation de radionucléides dans l’organisme peut être à l’origine d’une exposition des tissus du corps humain aux rayonnements ionisants. Cette incorporation peut être accidentelle (blessure, ingestion ou inhalation) ou délibérée comme en médecine nucléaire, discipline qui repose sur l’administration de radionucléides à des fins diagnostiques ou thérapeutiques.


Le code de calcul OEDIPE (Outil d’évaluation de la dose interne personnalisée) permet d’évaluer la dose reçue suite à une exposition interne et de visualiser de façon simple et précise le résultat de ces calculs. L’outil propose deux options de lecture : 

  • Les caractéristiques du(des) rayonnement(s) émis par les radionucléides sont visualisées sous forme d’un spectre énergétique simulé qui permet d’étalonner le système de mesure de l’activité incorporée et d’analyser les spectres expérimentaux obtenus par anthroporadiamétrie.
    Cette option est particulièrement utile pour estimer une contamination accidentelle. 
  • La valeur des doses internes reçues est représentée directement sur l’image IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) ou scanner X de la personne concernée par superposition des courbes isodoses (Figure 1).
    OEDIPE peut ainsi apporter une aide aux praticiens de médecine nucléaire où un compromis entre la meilleure efficacité diagnostique ou thérapeutique et la moindre irradiation des tissus sains du patient est recherché.


Estimer plus précisément une contamination accidentelle


En cas d’exposition interne accidentelle, la préoccupation première consiste à estimer rapidement et de manière fiable l’ampleur de la contamination, sa nature et sa distribution anatomique afin de guider la prise en charge sanitaire. Pour cela, l’activité retenue et la dose reçue dans les différents tissus doivent être déterminées.

L’une des méthodes utilisées consiste à mesurer expérimentalement les rayonnements X et gamma émis par les radionucléides contaminants se trouvant à l’intérieur de l’organisme, mesure dite « mesure anthroporadiamétrique ». Les installations anthroporadiamétriques sont classiquement étalonnées à l’aide de mannequins qui ne sont néanmoins que le reflet très approximatif de l’anatomie de la personne contaminée.

Ainsi, le code ŒDIPE permet de s’affranchir de ces imprécisions dans la mesure où les spectres fournis par cet outil permettent de réaliser un étalonnage spécifique de l’installation sur la base de la morphologie propre à la personne. Le résultat de la mesure anthroporadiamétrique permet alors de caractériser de façon plus réaliste la contamination de l’organisme étudié.


Traiter les patients plus efficacement


Dans le cas de la radiothérapie vectorisée*, à la notion de préservation des tissus sains s’ajoute la notion d’efficacité du traitement. Ces deux éléments peuvent être évalués par le biais d’études dosimétriques réalisées a posteriori, qui peuvent prédire notamment l’apparition éventuelle d’effets secondaires et de cancers radio-induits.
De plus, si elle est effectuée a priori, l’étude dosimétrique peut aider à optimiser le traitement standard en le personnalisant et ainsi améliorer les résultats thérapeutiques tout en minimisant les risques associés. 


* Mode de traitement du cancer où le radionucléide est associé à un vecteur spécifique de la tumeur.


Principe


L’originalité d’OEDIPE réside dans sa capacité à construire des fantômes numériques personnalisés à partir d’images radiologiques (scanner ou IRM) de personnes contaminées par des radionucléides. Le code associe les données du fantôme numérique ainsi obtenu et les caractéristiques de la contamination, puis crée automatiquement un fichier de données exploitable par le code Monte Carlo de transport des particules MCNPX.

Le code MCNPX calcule l’énergie déposée dans les tissus ou émise hors de l’organisme. Après le traitement de ces données, ŒDIPE fournit à l’utilisateur la distribution des activités ou la distribution des doses à l’échelle d’un tissu ou d’un organe. Grâce à l’interface graphique conviviale d’OEDIPE, ces résultats sont soit présentés sous forme de spectre, soit superposés à l’image scanner ou IRM initiale, permettant ainsi une lecture et une interprétation rapides.
Le schéma de principe est présenté sur la figure 2.

ŒDIPE offre donc la possibilité, d’une part de simuler des mesures anthroporadiamétriques pour améliorer l’étalonnage des systèmes de mesure, d’autre part, de calculer et visualiser la répartition de dose chez un patient afin d’aider à la prise de décision médicale.


Prérequis techniques

ŒDIPE peut être installé sur PC ou MAC. Son interface simple nécessite une ou deux heures de formation pour un utilisateur habitué des codes MCNPX. Il sera prochainement téléchargeable sur un site dédié.


Historique et publications


Historique
ŒDIPE a été développé à partir de l’interface ANTHROPO**. Cette interface, créée en 2000 par le service de dosimétrie interne (SDI) de l’IRSN, était dédiée à l’étalonnage de systèmes anthroporadiamétriques pour l’évaluation de cas de contaminations internes. La première version d’ŒDIPE, codée en PV-Wave®, correspondait à une extension directe aux calculs dosimétriques. Par ailleurs, une partie dédiée aux calculs dosimétriques répondant aux besoins de la radiothérapie vectorisée* a été réalisée en collaboration avec l’U601 de l’INSERM de Nantes.

Par rapport aux versions antérieures, la version actuelle d’ŒDIPE permet des calculs de dose ciblés à l’organe et tient compte de la répartition temporelle des radionucléides dans l’organisme. Autre évolution importante : la nouvelle interface graphique, capable notamment de superposer les résultats de calcul aux images corporelles. Elle a été rendue possible par un changement de langage de programmation. L’outil a en effet été porté sous IDL® (Interactive Data Language) par l’entreprise RSI® sous la direction de l’IRSN. Ce langage polyvalent permet en outre d’utiliser ŒDIPE sur tous les systèmes d’exploitation (Windows, MacOsX, Linux, etc).


Publications parues à ce sujet
CHIAVASSA S, AUBINEAU-LANIECE I, BITAR A, FERRER L, LISBONA A, BARBET J, FRANCK D, JOURDAIN JR, BARDIES M (2006). Validation of a personalised dosimetric evaluation tool (Oedipe) for targeted radiotherapy based on the Monte Carlo MCNPX code. Phys. Med. Biol, 51 :601-616.

CHIAVASSA S, BARDIES M, GUIRAUD-VITAUX F, BRUEL D, JOURDAIN JR, FRANCK D, AUBINEAU-LANIECE I (2005). ŒDIPE: a personalised dosimetric tool associating voxel-based models with MCNPX. Cancer Biotherapy and Radiopharmaceutical, 20(3):325-332.

PIERRAT N, DE CARLAN L, CAVADORE D, FRANCK D (2005). Application of Monte Carlo calculation for the virtual calibration of a low-energy in vivo counting system. IEEE TNS, 52(5):1353-1358.

**BORISSOV N, FRANCK D, DE CARLAN L, LAVAL L (2002). A new graphical user interface for fast construction of computation phantoms and MCNP calculations : application to calibration of in vivo measurement system. Health Phys, 83(2):272-279.

Figure-1-Superposition-des-isodoses-aux-images-IRM-dans-le-cas-d-une-contamination-par-blessure-d-un-doigt

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