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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
À mesure que l’intensité du faisceau augmente, le débit de dose absorbée
augmente jusqu’à atteindre un sommet pour ensuite retomber brutalement (dû
au pic de Bragg, cf. chapitre 2). L’importance de dose susceptible d’être délivrée en profondeur, en limitant l’exposition de tissus amont, présente un intérêt
certain pour la radiothérapie : cette propriété est exploitée en hadronthérapie.
3.4.6 Calcul de la dose absorbée au moyen d’un modèle
complexe : fantôme voxélisé
Nous avons vu dans le cas précédent un modèle simplifié pour caractériser
la distribution de dose absorbée en cas d’incident ou accident radiologique.
Dans ce modèle, une approximation importante est faite quant à la géométrie
d’irradiation. Il est possible d’affiner significativement les résultats de calcul au
moyen d’un modèle plus complexe qu’est le fantôme voxélisé.
Le principe du fantôme voxélisé consiste à retranscrire à partir d’une collection de plan de coupes issues d’images tomographiques médicales (e.g. scanner), un fantôme 3D dans un formalisme lisible par un code de calcul de type
Monte-Carlo. Pour ce faire, un logiciel de « transfert » empile les plans de
coupe dans un réseau maillé 3D composé de voxels (petits cubes élémentaires
constituant le quadrillage 3D). À chacun de ces voxels est ensuite affecté un
matériau (os, tissu mou, air...) avec la densité ad hoc, au moyen d’un analyseur de densité. La phase suivante consiste à « recoder » ce quadrillage dans le
langage lisible par le code Monte-Carlo utilisé. On dispose alors d’un fantôme
quasiment à l’identique du sujet scanné. Les voxels sont autant de « cellules »
de la géométrie de calcul, ce qui peut engendrer de fait des temps de calcul
importants, légèrement modérés par la faiblesse des densités en présence (de
l’ordre de celle de l’eau).
À titre d’exemple, mentionnons un accident radiologique survenu au Chili
en 2005, dans lequel une personne a été exposée une dizaine de minutes à une
source d’
192
Ir de gammagraphie d’une activité de 3,3 TBq (
350 keV)
E γ =
. La
reconstitution « affinée » de la dose absorbée liée à l’exposition a été effectuée
de la façon suivante [24] : la source ayant été présente une dizaine de minutes
dans la poche arrière gauche du pantalon de l’individu, un scanner de 163
coupes allant du milieu de l’abdomen jusqu’à mi-cuisse a été réalisé. Ces
coupes ont ensuite été traitées au moyen du logiciel de prétraitement SESAME
[39], afin de créer un fantôme voxélisé de la zone d’intérêt compatible avec le
code MCNPX 2.4.0 ; ce logiciel permet par ailleurs de définir et positionner la
source dans le fichier d’entrée. La figure 3.15 résume les différentes étapes
d’une telle modélisation.
Un calcul MCNPX des courbes isodoses est ensuite réalisé au moyen d’un
estimateur dosimétrique approprié (cf. chapitre 6), dans l’optique de caractériser les conséquences déterministes éventuelles liées à cette exposition. La figure
3.16 donne une vue en coupe du fantôme voxélisé avec une représentation des
courbes isodoses.
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
À mesure que l’intensité du faisceau augmente, le débit de dose absorbée
augmente jusqu’à atteindre un sommet pour ensuite retomber brutalement (dû
au pic de Bragg, cf. chapitre 2). L’importance de dose susceptible d’être délivrée en profondeur, en limitant l’exposition de tissus amont, présente un intérêt
certain pour la radiothérapie : cette propriété est exploitée en hadronthérapie.
3.4.6 Calcul de la dose absorbée au moyen d’un modèle
complexe : fantôme voxélisé
Nous avons vu dans le cas précédent un modèle simplifié pour caractériser
la distribution de dose absorbée en cas d’incident ou accident radiologique.
Dans ce modèle, une approximation importante est faite quant à la géométrie
d’irradiation. Il est possible d’affiner significativement les résultats de calcul au
moyen d’un modèle plus complexe qu’est le fantôme voxélisé.
Le principe du fantôme voxélisé consiste à retranscrire à partir d’une collection de plan de coupes issues d’images tomographiques médicales (e.g. scanner), un fantôme 3D dans un formalisme lisible par un code de calcul de type
Monte-Carlo. Pour ce faire, un logiciel de « transfert » empile les plans de
coupe dans un réseau maillé 3D composé de voxels (petits cubes élémentaires
constituant le quadrillage 3D). À chacun de ces voxels est ensuite affecté un
matériau (os, tissu mou, air...) avec la densité ad hoc, au moyen d’un analyseur de densité. La phase suivante consiste à « recoder » ce quadrillage dans le
langage lisible par le code Monte-Carlo utilisé. On dispose alors d’un fantôme
quasiment à l’identique du sujet scanné. Les voxels sont autant de « cellules »
de la géométrie de calcul, ce qui peut engendrer de fait des temps de calcul
importants, légèrement modérés par la faiblesse des densités en présence (de
l’ordre de celle de l’eau).
À titre d’exemple, mentionnons un accident radiologique survenu au Chili
en 2005, dans lequel une personne a été exposée une dizaine de minutes à une
source d’
192
Ir de gammagraphie d’une activité de 3,3 TBq (
350 keV)
E γ =
. La
reconstitution « affinée » de la dose absorbée liée à l’exposition a été effectuée
de la façon suivante [24] : la source ayant été présente une dizaine de minutes
dans la poche arrière gauche du pantalon de l’individu, un scanner de 163
coupes allant du milieu de l’abdomen jusqu’à mi-cuisse a été réalisé. Ces
coupes ont ensuite été traitées au moyen du logiciel de prétraitement SESAME
[39], afin de créer un fantôme voxélisé de la zone d’intérêt compatible avec le
code MCNPX 2.4.0 ; ce logiciel permet par ailleurs de définir et positionner la
source dans le fichier d’entrée. La figure 3.15 résume les différentes étapes
d’une telle modélisation.
Un calcul MCNPX des courbes isodoses est ensuite réalisé au moyen d’un
estimateur dosimétrique approprié (cf. chapitre 6), dans l’optique de caractériser les conséquences déterministes éventuelles liées à cette exposition. La figure
3.16 donne une vue en coupe du fantôme voxélisé avec une représentation des
courbes isodoses.