Dosimétrie d'implants permanents en curiethérapie par calcul Monte Carlo: Étude d'un tuteur radioactif en curiethérapie intravasculaire et de sources radioactives en curiethérapie de la prostate

Abstract

La technique de simulation Monte Carlo permet d'étudier avec précision le dépot de dose pour des implants en curiethérapie. Nous nous sommes intéressés à la modélisation de deux types d'implants permanents: le tuteur radioactif pour le traitement de la resténose coronarienne et les sources à bas débit pour le traitement du cancer de la prostate.

Le tuteur radioactif est couvert d'une couche de polymère qui sert de base de lancement pour des isotopes radioactifs de ⁴⁵Ca. L'étude de ce tuteur radioactif passe par deux simulations successives: la simulation du transport des atomes de ⁴⁵Ca à travers la paroi artérielle suivie par la simulation de l'irradiation de la paroi par la désintégration des isotopes radioactifs. Par le développement d'un modèle bidimensionnel, l'impact de plusieurs facteurs a été établi. Par exemple, le fait de modifier l'épaisseur de la couche de polymère n'influe pas beaucoup sur le niveau d'homogénéité de la dose dans le volume-cible. À l'inverse, les propriétés diffusantes de l'isotope - ou du complexe isotopique dans lequel il est encastré - ont un impact majeur sur le niveau d'homogénéité de la distribution de dose finale.

L'étude des sources pour le traitement du cancer de la prostate s'effectue dans deux contextes différents: le contexte de la planification de traitement et le contexte de l'évaluation post-opérative. Dans le cadre de la planification de traitement, l'atténuation inter-sources est évaluée. Son impact fait diminuer le facteur D₉₀ du volume-cible entre 1% et 6%, dépendamment du nombre de sources présentes dans le plan de traitement. Aussi, le fait de changer la composition du milieu - en passant de l'eau au tissu prostatique - diminue les valeurs de D ₉₀ de 4%. Dans le cadre de l'évaluation post-opérative, les données montrent une grande variabilité entre les patients. Quelques facteurs ont été étudiés à l'aide des anatomies de patient détaillées basées sur les images CT. Par exemple, la présence des artéfacts diminue les valeurs de D₉₀ d'environ 3% et la présence de calcifications dans la prostate a un impact dosimétrique inférieur à 1%.

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The Monte Carlo simulation technique makes it possible to precisely study the dose deposit for brachytherapy implants. We were interested in the modeling of two types of permanent implants: the radioactive stent for the treatment of coronary restenosis and the low-flow sources for the treatment of prostate cancer.

The radioactive stent is covered with a layer of polymer which serves as a launching pad for radioactive 45Ca isotopes. The study of this radioactive guardian involves two successive simulations: the simulation of the transport of 45Ca atoms through the arterial wall followed by the simulation of the irradiation of the wall by the disintegration of the radioactive isotopes. Through the development of a two-dimensional model, the impact of several factors was established. For example, modifying the thickness of the polymer layer does not greatly influence the level of dose homogeneity in the target volume. Conversely, the scattering properties of the isotope – or of the isotopic complex in which it is embedded – have a major impact on the level of homogeneity of the final dose distribution.

The study of sources for the treatment of prostate cancer is carried out in two different contexts: the context of treatment planning and the context of post-operative evaluation. As part of treatment planning, inter-source attenuation is assessed. Its impact reduces the D90 factor of the target volume between 1% and 6%, depending on the number of sources present in the treatment plan. Also, changing the composition of the medium - from water to prostate tissue - decreases the D 90 values by 4%. In the context of post-operative evaluation, the data show great variability between patients. A few factors have been studied using detailed patient anatomy based on CT images. For example, the presence of artifacts decreases D90 values by about 3% and the presence of calcifications in the prostate has a dosimetric impact of less than 1%.