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Modelisation Et Optimisation De La Distribution De Dose Dans Le Processus De Planification Inverse En Radiotherapie Dintensite Modulee
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Book Synopsis MODELISATION ET OPTIMISATION DE LA DISTRIBUTION DE DOSE DANS LE PROCESSUS DE PLANIFICATION INVERSE EN RADIOTHERAPIE D'INTENSITE MODULEE by : LAURE.. VIEILLEVIGNE
Download or read book MODELISATION ET OPTIMISATION DE LA DISTRIBUTION DE DOSE DANS LE PROCESSUS DE PLANIFICATION INVERSE EN RADIOTHERAPIE D'INTENSITE MODULEE written by LAURE.. VIEILLEVIGNE and published by . This book was released on 1999 with total page 249 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: LE BUT DE LA THESE ETAIT D'ETUDIER L'OPTIMISATION INVERSE EN RADIOTHERAPIE CONFORMATIONNELLE. AFIN D'EXAMINER DE MANIERE APPROFONDIE LA PROBLEMATIQUE POSEE PAR LA RESOLUTION DU PROBLEME INVERSE, NOUS AVONS CONSTITUE DEUX ENVIRONNEMENTS DE RECHERCHE. LE PREMIER ENVIRONNEMENT, PERMETTANT DE MIEUX APPREHENDER LE PROBLEME INVERSE, EST BASE SUR UN MODELE THEORIQUE UTILISANT UNE MATRICE DE DOSE BIDIMENSIONNELLE ET DES FAISCEAUX PARALLELES UNIDIMENSIONNELS. LE DEUXIEME ENVIRONNEMENT UTILISE L'ANATOMIE TRIDIMENSIONNELLE DU PATIENT, DES FAISCEAUX DIVERGENTS BIDIMENSIONNELS ET UN MODELE DE CALCUL DE DOSE UTILISE EN DOSIMETRIE CLINIQUE. L'INVESTIGATION ORIGINALE A CONSISTE A REMODELER LE CALCUL DE DOSE BASE SUR LA SEPARATION DU RAYONNEMENT PRIMAIRE ET DIFFUSE POUR L'ADAPTER A UN SYSTEME D'OPTIMISATION INVERSE. DANS LES DEUX ENVIRONNEMENTS, NOUS AVONS MODELISE LE PROCESSUS INVERSE ET ANALYSE LES PARAMETRES QUI AGISSENT SUR SA RESOLUTION A L'AIDE D'UNE ANALYSE NON APPLIQUEE PRECEDEMMENT DANS CE DOMAINE QUI EST LA DECOMPOSITION EN VALEURS SINGULIERES (SVD). L'INTERET DE SVD RESIDE DANS SA CAPACITE A FOURNIR DES INFORMATIONS PHYSIQUES SUR LA PROCEDURE D'IRRADIATION ET A CORRIGER LE MAUVAIS CONDITIONNEMENT GRACE A L'UTILISATION DE FILTRES REGULARISANTS. NOUS AVONS ETUDIE L'INFLUENCE DES PARAMETRES (A) PHYSIQUES : MODELE DE CALCUL DE DOSE, ENERGIE DES PHOTONS ET (B) ALGORITHMIQUES : ECHANTILLONNAGE DE L'ESPACE DE DOSE ET DES FAISCEAUX, NOMBRE DE FAISCEAUX SUR LE CONDITIONNEMENT DU PROCESSUS INVERSE, LA QUALITE DE LA DISTRIBUTION DE DOSE ET LA FORME DES PROFILS D'INTENSITE MODULEE. LES RESULTATS ONT MONTRE QUE LES PARAMETRES PRECEDENTS AVAIENT UNE INFLUENCE IMPORTANTE SUR LE CONDITIONNEMENT DU PROCESSUS INVERSE. CEPENDANT, UN MAUVAIS CONDITIONNEMENT N'IMPLIQUAIT PAS FORCEMENT UNE MAUVAISE QUALITE DE LA DISTRIBUTION DE DOSE INVERSE MAIS SE REPERCUTAIT SUR LA FORME DES PROFILS D'INTENSITE MODULEE QUI PRESENTAIENT DES OSCILLATIONS. LA FORME DES PROFILS CONDITIONNERA LEUR APPLICABILITE PAR UNE DES TECHNIQUES D'EXECUTION DU TRAITEMENT (COMPENSATEURS, COLLIMATEURS MULTILAMES). CONCERNANT LE MODELE DE CALCUL DE DOSE, NOS RESULTATS ONT CONFIRME LA POSSIBILITE DE CALCULER LE PROFIL D'INTENSITE MODULEE EN IGNORANT LE RAYONNEMENT DIFFUSE.
Book Synopsis Multi-criteria optimization algorithms for high dose rate brachytherapy by : Songye Cui
Download or read book Multi-criteria optimization algorithms for high dose rate brachytherapy written by Songye Cui and published by . This book was released on 2019 with total page 111 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'objectif général de cette thèse est d'utiliser les connaissances en physique de la radiation, en programmation informatique et en équipement informatique à la haute pointe de la technologie pour améliorer les traitements du cancer. En particulier, l'élaboration d'un plan de traitement en radiothérapie peut être complexe et dépendant de l'utilisateur. Cette thèse a pour objectif de simplifier la planification de traitement actuelle en curiethérapie de la prostate à haut débit de dose (HDR). Ce projet a débuté à partir d'un algorithme de planification inverse largement utilisé, la planification de traitement inverse par recuit simulé (IPSA). Pour aboutir à un algorithme de planification inverse ultra-rapide et automatisé, trois algorithmes d'optimisation multicritères (MCO) ont été mis en oeuvre. Suite à la génération d'une banque de plans de traitement ayant divers compromis avec les algorithmes MCO, un plan de qualité a été automatiquement sélectionné. Dans la première étude, un algorithme MCO a été introduit pour explorer les frontières de Pareto en curiethérapie HDR. L'algorithme s'inspire de la fonctionnalité MCO intégrée au système Raystation (RaySearch Laboratories, Stockholm, Suède). Pour chaque cas, 300 plans de traitement ont été générés en série pour obtenir une approximation uniforme de la frontière de Pareto. Chaque plan optimal de Pareto a été calculé avec IPSA et chaque nouveau plan a été ajouté à la portion de la frontière de Pareto où la distance entre sa limite supérieure et sa limite inférieure était la plus grande. Dans une étude complémentaire, ou dans la seconde étude, un algorithme MCO basé sur la connaissance (kMCO) a été mis en oeuvre pour réduire le temps de calcul de l'algorithme MCO. Pour ce faire, deux stratégies ont été mises en oeuvre : une prédiction de l'espace des solutions cliniquement acceptables à partir de modèles de régression et d'un calcul parallèle des plans de traitement avec deux processeurs à six coeurs. En conséquence, une banque de plans de traitement de petite taille (14) a été générée et un plan a été sélectionné en tant que plan kMCO. L'efficacité de la planification et de la performance dosimétrique ont été comparées entre les plans approuvés par le médecin et les plans kMCO pour 236 cas. La troisième et dernière étude de cette thèse a été réalisée en coopération avec Cédric Bélanger. Un algorithme MCO (gMCO) basé sur l'utilisation d'un environnement de développement compatible avec les cartes graphiques a été mis en oeuvre pour accélérer davantage le calcul. De plus, un algorithme d'optimisation quasi-Newton a été implémenté pour remplacer le recuit simulé dans la première et la deuxième étude. De cette manière, un millier de plans de traitement avec divers compromis et équivalents à ceux générés par IPSA ont été calculés en parallèle. Parmi la banque de plans de traitement généré par l'agorithme gMCO, un plan a été sélectionné (plan gMCO). Le temps de planification et les résultats dosimétriques ont été comparés entre les plans approuvés par le médecin et les plans gMCO pour 457 cas. Une comparaison à grande échelle avec les plans approuvés par les radio-oncologues montre que notre dernier algorithme MCO (gMCO) peut améliorer l'efficacité de la planification du traitement (de quelques minutes à 9:4 s) ainsi que la qualité dosimétrique des plans de traitements (des plans passant de 92:6% à 99:8% selon les critères dosimétriques du groupe de traitement oncologique par radiation (RTOG)). Avec trois algorithmes MCO mis en oeuvre, cette thèse représente un effort soutenu pour développer un algorithme de planification inverse ultra-rapide, automatique et robuste en curiethérapie HDR.
Book Synopsis Mathematical Modelling of Dose Planning in High Dose-Rate Brachytherapy by : Björn Morén
Download or read book Mathematical Modelling of Dose Planning in High Dose-Rate Brachytherapy written by Björn Morén and published by Linköping University Electronic Press. This book was released on 2019-04-24 with total page 63 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cancer is a widespread type of diseases that each year affects millions of people. It is mainly treated by chemotherapy, surgery or radiation therapy, or a combination of them. One modality of radiation therapy is high dose-rate brachytherapy, used in treatment of for example prostate cancer and gynecologic cancer. Brachytherapy is an invasive treatment in which catheters (hollow needles) or applicators are used to place the highly active radiation source close to or within a tumour. The treatment planning problem, which can be modelled as a mathematical optimization problem, is the topic of this thesis. The treatment planning includes decisions on how many catheters to use and where to place them as well as the dwell times for the radiation source. There are multiple aims with the treatment and these are primarily to give the tumour a radiation dose that is sufficiently high and to give the surrounding healthy tissue and organs (organs at risk) a dose that is sufficiently low. Because these aims are in conflict, modelling the treatment planning gives optimization problems which essentially are multiobjective. To evaluate treatment plans, a concept called dosimetric indices is commonly used and they constitute an essential part of the clinical treatment guidelines. For the tumour, the portion of the volume that receives at least a specified dose is of interest while for an organ at risk it is rather the portion of the volume that receives at most a specified dose. The dosimetric indices are derived from the dose-volume histogram, which for each dose level shows the corresponding dosimetric index. Dose-volume histograms are commonly used to visualise the three-dimensional dose distribution. The research focus of this thesis is mathematical modelling of the treatment planning and properties of optimization models explicitly including dosimetric indices, which the clinical treatment guidelines are based on. Modelling dosimetric indices explicitly yields mixedinteger programs which are computationally demanding to solve. The computing time of the treatment planning is of clinical relevance as the planning is typically conducted while the patient is under anaesthesia. Research topics in this thesis include both studying properties of models, extending and improving models, and developing new optimization models to be able to take more aspects into account in the treatment planning. There are several advantages of using mathematical optimization for treatment planning in comparison to manual planning. First, the treatment planning phase can be shortened compared to the time consuming manual planning. Secondly, also the quality of treatment plans can be improved by using optimization models and algorithms, for example by considering more of the clinically relevant aspects. Finally, with the use of optimization algorithms the requirements of experience and skill level for the planners are lower. This thesis summary contains a literature review over optimization models for treatment planning, including the catheter placement problem. How optimization models consider the multiobjective nature of the treatment planning problem is also discussed.
Book Synopsis Integration et validation d'un système de compensateurs dans une chaine de traitement de radiothérapie par modulation d'intensité by : Hanna El-Balaa
Download or read book Integration et validation d'un système de compensateurs dans une chaine de traitement de radiothérapie par modulation d'intensité written by Hanna El-Balaa and published by . This book was released on 2003 with total page 263 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt:
Book Synopsis A quality control tool for HDR prostate brachytherapy based on patient-specific geometry and stochastic frontier analysis by : Reza Moosavi Askari
Download or read book A quality control tool for HDR prostate brachytherapy based on patient-specific geometry and stochastic frontier analysis written by Reza Moosavi Askari and published by . This book was released on 2019 with total page 128 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette étude porte sur le développement d'un outil de contrôle qualité basé sur l'expérience, dérivé du concept de frontière stochastique en économie et s'appuyant sur des connaissances géométriques spécifiques au patient pour améliorer la qualité des traitements de curiethérapie à haut débit de dose pour le cancer de la prostate. Cent plans cliniques de curiethérapie à haut débit de dose de la prostate ont été utilisés dans cette étude, dans laquelle l'échographie transrectale était la seule modalité d'imagerie. Une fraction unique de 15 Gy a était prescrite à tous ces patients. Un algorithme de recuit simulé de planification inverse a été appliqué pour réaliser tous les plans et Oncentra Prostate a été employé comme système d'imagerie et de planification du traitement en temps réel. Les recommandations relatives aux paramètres de dose de la société américaine de curiethérapie pour la cible et les organes à risque ont été suivies. Les relations entre les paramètres géométriques et les paramètres dosimétriques d'intérêt sont examinées. Les paramètres géométriques sont liés aux dimensions anatomiques des patients et ceux associés aux cathéters. Pour déterminer les paramètres géométriques dominants dans un modèle de frontière stochastique donné, les relations monotones entre les paramètres géométriqueset les paramètres dosimétriques d'intérêt sont mesurées avec une approche non paramétrique, à savoir le coefficient de corrélation de Spearman. Ensuite, une recherche de force brute est effectuée pour un modèle donné dans lequel différents modèles, incluant toutes les combinaisons possibles des paramètres géométriques dominantes, sont optimisés. L'optimisation est accomplie en utilisant une méthode de vraisemblance maximale implémentée dans le progiciel de calcul statistique R, avec son algorithme de recuit simulée généralisée. Le test du rapport de vraisemblance et sa valeur-p correspondante sont utilisés pour comparer la signification statistique de l'ajout de nouveaux paramètres géométriques aux modèles. Un modèle de production pour la cible et un modèle de coût pour chacun des organes à risque sont développés pour le traitement par curiethérapie à haut débit de dose guidé par l'échographie transrectale. De plus, pour valider si chacun des modèles développés est universel, nous l'appliquons à une autre catégorie de traitement de la curiethérapie à haut débit de dose, dans laquelle la tomodensitométrie était utilisée comme modalité d'imagerie plutôt que de l'échographie transrectale. Ainsi, une nouvelle cohorte de cent plans cliniques curiethérapie à haut débit de dose guidés par la tomodensitométrie est prise en compte. Un modèle de frontière stochastique de production pour la cible et trois modèles de coût pour les organes à risque basés sur la tomodensitométrie sont développés. Enfin, les modèles intégrés de la tomodensitométrie et de l'échographie transrectale sont comparés.
Book Synopsis Modelling Radiotherapy Side Effects by : TIZIANA. FIORINO RANCATI (CLAUDIO.)
Download or read book Modelling Radiotherapy Side Effects written by TIZIANA. FIORINO RANCATI (CLAUDIO.) and published by CRC Press. This book was released on 2021-03-31 with total page 494 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: This book provides an invaluable tutorial for radiation oncologists, medical physicists, and dosimetrists involved in the planning optimization phase of treatment. It presents a practical, accessible, and comprehensive summary of the field's current research and knowledge regarding the response of normal tissues to radiation.
Book Synopsis Optimisation des plans de traitement en radiothérapie grâce aux dernières techniques de calcul de dose rapide by : Ming Chao Yang
Download or read book Optimisation des plans de traitement en radiothérapie grâce aux dernières techniques de calcul de dose rapide written by Ming Chao Yang and published by . This book was released on 2014 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse s'inscrit dans la perspective des traitements de radiothérapie en insistant sur la nécessité de disposer d'un logiciel de planification de traitement (TPS) rapide et fiable. Le TPS est composé d'un algorithme de calcul de dose et d'une méthode d'optimisation. L'objectif est de planifier le traitement afin de délivrer la dose à la tumeur tout en sauvegardant les tissus sains et sensibles environnant. La planification des traitements consiste à déterminer les paramètres d'irradiation les mieux adaptés au patient. Dans le cadre de cette thèse, les paramètres d'un traitement par RCMI (Radiothérapie Conformationnelle avec Modulation d'Intensité) sont la position de la source, les orientations des faisceaux et, pour chaque faisceau composé de faisceaux élémentaires, la fluence de ces derniers. La fonction objectif est multicritère en associant des contraintes linéaires. L'objectif de la thèse est de démontrer la faisabilité d'une méthode d'optimisation du plan de traitement fondée sur la technique de calcul de dose rapide développée par (Blanpain, 2009). Cette technique s'appuie sur un fantôme segmenté en mailles homogènes. Le calcul de dose s'effectue en deux étapes. La première étape concerne les mailles : les projections et pondérations y sont paramétrées en fonction de critères physiques et géométriques. La seconde étape concerne les voxels: la dose y est calculée en évaluant les fonctions préalablement associées à leur maille.Une reformulation de cette technique permet d'aborder le problème d'optimisation par la méthode de descente de gradient. L'optimisation en continu des paramètres du traitement devient envisageable. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse ouvrent de nombreuses perspectives dans le domaine de l'optimisation des plans de traitement en radiothérapie.
Book Synopsis Planification multimodale et optimisation de la dose pour la radiothérapie externe du cancer du poumon by : Jason St-Hilaire
Download or read book Planification multimodale et optimisation de la dose pour la radiothérapie externe du cancer du poumon written by Jason St-Hilaire and published by . This book was released on 2013 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'objectif de cette thèse est d'améliorer les traitements du cancer du poumon en radiothérapie par modulation d'intensité (IMRT) réalisés grâce à un logiciel maison (Ballista) et à un logiciel commercial (Pinnacle3 de Philips). Dans un premier temps, nous avons constaté que de mélanger les basses et hautes énergies dans un même plan permettait d'obtenir une meilleure épargne des tissus périphériques tout en conservant la couverture du volume cible et l'épargne des organes sensibles. Ensuite, le système Ballista a été mis à profit pour explorer les limites d'augmentation de la dose à la tumeur pour des plans d'IMRT simples. En explorant des configuration d'angles non coplanaires, la dose à la maladie macroscopique a pu être augmentée à des niveaux supérieurs à 78 Gy dans un nombre important de cas, sans augmentation excessive de la dose aux organes à risque. Finalement, nous avons utilisé des images de perfusion pulmonaire acquises par tomographie par émission monophotonique (TEM) pour caractériser spatialement et quantitativement la fonction pulmonaire et obtenir des plans qui évitent les régions les plus saines. Nous avons cherché à identifier une méthode simple et avantageuse pour générer ces plans. Toutes les méthodes tentées ont permis d'obtenir un gain incrémentiel sur l'épargne des régions fonctionnelles. Nous n'avons cependant pas pu trouver de corrélation possible entre l'épargne fonctionnelle obtenue et divers paramètres géométriques spécifiques à chaque patient. Le grand résultat de cette thèse a été la création d'un cadre d'applications pour un système de planification 5D, combinant ainsi les trois dimensions de l'espace, la dimension temporelle (mouvements intrafraction et interfraction) et la dimension de l'information fonctionnelle. On pourrait ainsi imaginer un logiciel permettant d'optimiser les angles d'incidence des faisceaux en tenant compte de la distribution spatiale de la fonctionnalité (autant tumorale que celle des tissus normaux), avec une définition de volume cible tenant compte du déplacement intrafraction des structures internes et avec un niveau de modulation suffisant pour obtenir une conformité accrue.
Book Synopsis MISE EN UVRE DE LA MODULATION D'INTENSITE PAR COLLIMATION DYNAMIQUE EN VUE D'UNE UTILISATION CLINIQUE EN RADIOTHERAPIE by : SPIRIDON.. PAPATHEODOROU
Download or read book MISE EN UVRE DE LA MODULATION D'INTENSITE PAR COLLIMATION DYNAMIQUE EN VUE D'UNE UTILISATION CLINIQUE EN RADIOTHERAPIE written by SPIRIDON.. PAPATHEODOROU and published by . This book was released on 2000 with total page 210 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: EN RADIOTHERAPIE EXTERNE LA MODULATION D'INTENSITE (MI) PERMET D'UNE PART DE COMPENSER LES VARIATIONS D'EPAISSEUR ET L'INFLUENCE DES HETEROGENEITE DU PATIENT, ET D'AUTRE PART, LORS DE L'ASSOCIATION DE PLUSIEURS FAISCEAUX, D'OBTENIR UNE DISTRIBUTION DE DOSE PRECISEMENT ADAPTEE A LA FORME DU VOLUME CIBLE. LES FILTRES EN COIN DYNAMIQUES CONSTITUENT UNE TECHNIQUE DE MI MONODIMENSIONNELLE INNOVANTE QUI OFFRE DE NOMBREUX AVANTAGES DOSIMETRIQUES ET FONCTIONNELS. NOTRE ETUDE A CONSISTE A EXAMINER DE FACON EXPERIMENTALE ET THEORIQUE LES DIFFERENTS PARAMETRES DOSIMETRIQUES DE CE TYPE DE FILTRES EN COIN ET DE PROPOSER UNE NOUVELLE METHODE POUR LE CALCUL DE LA DOSE ABSOLUE ET RELATIVE, EN PRESENCE DE CES MODULATEURS. LES COLLIMATEURS MULTILAMES DYNAMIQUES OFFRENT LA POSSIBILITE DE REALISER UNE MI BIDIMENSIONNELLE, EN JOUANT SUR LA POSITION DES LAMES EN FONCTION DU TEMPS. NOUS AVONS MIS AU POINT UN LOGICIEL PERMETTANT LE CALCUL DE LA RELATION ENTRE POSITION DES LAMES ET NOMBRE D'UNITES MONITEUR POUR OBTENIR UNE DISTRIBUTION D'INTENSITE DONNEE. CE LOGICIEL EFFECTUE UNE OPTIMISATION DES TRAJECTOIRES DES LAMES POUR QUE LA DISTRIBUTION DE DOSE RESULTANTE SOIT AUSSI PROCHE QUE POSSIBLE DE CELLE QUE L'ON CHERCHE A OBTENIR. LA MISE EN UVRE DE LA MODULATION D'INTENSITE NECESSITE EGALEMENT UN CALCUL PRECIS DE LA DISTRIBUTION DE DOSES. NOUS AVONS DEVELOPPE UN ALGORITHME POUR LA PRISE EN COMPTE DANS LE CALCUL DE DOSE DE LA MI PRODUITE PAR UN COLLIMATEUR MULTILAMES DYNAMIQUE. LA VALIDATION EXPERIMENTALE DE CET ALGORITHME MONTRE UN BON ACCORD ENTRE MESURES ET CALCULS AUSSI BIEN POUR LA DOSE RELATIVE QUE POUR LA DOSE ABSOLUE. L'APPORT DE LA MI A VISEE CONFORMATIONNELLE UTILISEE POUR L'OPTIMISATION DU PLAN DE TRAITEMENT PAR UN SYSTEME DE PLANIFICATION INVERSE A ETE ETUDIE POUR DEUX LOCALISATIONS : LES TUMEURS INTRACRANIENNES ET LE CANCER DE LA PROSTATE. L'ANALYSE DES PROCEDURES D'OPTIMISATION, ADAPTEES A CHAQUE LOCALISATION, DEVRAIT PERMETTRE L'ELABORATION DE PROTOCOLES CLINIQUES DE TRAITEMENT.
Book Synopsis Optimisation automatique des incidences des faisceaux par l'algorithme du simplexe et optimisation des contrôles qualité par la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) en Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d'Intensité (RCMI) by : Karine Gérard
Download or read book Optimisation automatique des incidences des faisceaux par l'algorithme du simplexe et optimisation des contrôles qualité par la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) en Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d'Intensité (RCMI) written by Karine Gérard and published by . This book was released on 2008 with total page 269 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d'Intensité (RCMI) est aujourd'hui reconnue comme une technique de référence permettant d'augmenter le contrôle local de la tumeur tout en réduisant la dose reçue par les organes à risques avoisinants. Cependant, son développement est freiné par l'étape de préparation du traitement du patient qui nécessite une charge de travail considérable. Dans le but d'augmenter l'efficience de la mise en œuvre d'un traitement, deux axes de travail ont été déterminés. Le premier axe concernait l'optimisation automatique des incidences des faisceaux. Nous avons pour cela mis en œuvre un algorithme (le simplexe) qui a été intégré dans le système de planification de traitement. Il permet, à partir des objectifs dosimétriques fixés par l'utilisateur, de déterminer automatiquement les incidences de faisceaux optimales : irradiant suffisamment le volume cible tout en épargnant les organes à risques avoisinants. En plus d'un gain en temps, les résultats du simplexe ont montré - sur trois patients atteints d'un cancer de l'oropharynx - un gain en qualité par rapport à une sélection manuelle des faisceaux. En effet, pour une couverture du volume cible équivalente voire meilleure, il permet de réduire la dose reçue par les organes à risques. Le second axe concernait l'optimisation des contrôles pré-traitement. Nous avons pour cela utilisé une méthode industrielle : la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) afin d'analyser rétrospectivement les résultats des contrôles de la dose absolue effectués avec la chambre d'ionisation au Centre Alexis Vautrin (CAV). Cette étude a montré l'intérêt de la MSP pour renforcer la sécurité des traitements grâce à la mise en place de cartes de contrôle. Elle a également montré que notre processus de délivrance de la dose était stable et statistiquement capable pour les traitements de la prostate, ce qui implique qu'une réduction du nombre de contrôles peut être envisagée pour ce type de traitement au CAV.
Book Synopsis Multicriteria Optimization in Inverse Radiotherapy Planning by :
Download or read book Multicriteria Optimization in Inverse Radiotherapy Planning written by and published by . This book was released on 2002 with total page pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: The development of intensity-modulated radiotherapy (IMRT) has greatly enhanced the possibilities of shaping the dose distribution. However, because of physical limitations, even with IMRT a certain dose to organs at risk is unavoidable, so in treatment planning often a compromise between different plan criteria has to be found. This thesis presents a new optimization concept that is dedicated to this type of problem. It is based on the fact that there is no single optimal plan, but many so-called Pareto optimal plans, which cannot be improved in one criterion without worsening another. A database with all Pareto optimal plans is generated and the decision which compromise is clinically the best is left to the planner. Because of the higher calculation complexity, the dose calculation of the existing planning system was accelerated by a factor of three through statistical sampling of the calculation matrices. To describe a plan, a vector containing the 'equivalent uniform doses' (EUDs) of each structure is used. Therefore two EUD models were analyzed, the 'max & mean' and the 'generalized mean' model. An algorithm was developed to include the 'generalized mean' model in the plan optimization. At the end of the thesis, the database containing all Pareto optimal solutions of a clinical test case with 1 target volume and 2 organs at risk was generated and visualized. The planner can see at first sight the dependencies of the different plan elements and can decide which plan is clinically the best.
Book Synopsis Planification inverse de la dose en hadronthérapie by : François Smekens
Download or read book Planification inverse de la dose en hadronthérapie written by François Smekens and published by . This book was released on 2011 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'hadronthérapie est une modalité d'irradiation récente particulièrement attractive. Les ions, par leur profil caractéristique de dépôt de dose dans la matière et leur efficacité biologique accrue, sont des particules parfaitement adaptées pour le traitement du cancer. C'est une modalité émergente et les travaux de recherche et de développement qui en font l'objet se poursuivent de manière soutenue. Cependant, il n'existe à ce jour aucun outil permettant de quantifier pour le patient le gain clinique associé aux améliorations proposées, comme l'apport d'une gantry par exemple. Nous proposons dans ce travail de concevoir un module de planification inverse du traitement pour un but prospectif. Détachée des contraintes usuelles de précision et de temps de calcul, notre méthode d'optimisation se base sur un algorithme génétique afin d'approcher d'une solution globale vis-à-vis d'un grand nombre de paramètres balistiques (champs d'irradiation libres) et en associant les diverses régions d'intérêt dosimétrique. La stratégie d'optimisation retenue est progressivement complexifiée afin de prendre en compte de manière efficace les différents enjeux de la planification. La robustesse du plan vis-à-vis des incertitudes inhérentes au traitement, primordiale en hadronthérapie, est évaluée. Dans toutes les situations testées, il apparaît que l'inclusion dans l'optimisation de paramètres habituellement fixés manuellement permet une amélioration de la qualité de traitement. Nous proposons au terme de cette étude un outil prospectif d'optimisation au réglage simple et capable de mener des études comparées sur la pertinence de nouvelles modalités d'irradiation.
Book Synopsis Modélisation Monte Carlo du CyberKnife M6 et ses applications à la dosimétrie de petits champs de radiothérapie by : Jasmine Duchaine
Download or read book Modélisation Monte Carlo du CyberKnife M6 et ses applications à la dosimétrie de petits champs de radiothérapie written by Jasmine Duchaine and published by . This book was released on 2022 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'appareil de radiochirurgie CyberKnife performe des traitements avancés de radiothérapie qui offrent des avantages nets pour certains types de cancer. Or, cet appareil produit uniquement des petits faisceaux circulaires ce qui complexifie les procédures de dosimétrie en milieu clinique. En effet, en conditions de petits champs, les diverses perturbations au niveau du détecteur peuvent être très grandes. Ainsi, l'utilisation de la méthode Monte Carlo est nécessaire lors de l'étalonnage et la caractérisation de faisceaux. Ces processus, lors desquels des valeurs de dose de référence et relative sont mesurées et entrées dans les systèmes de planification de traitement, assurent l'efficacité des traitements ainsi que la sécurité des patients. Cette thèse porte sur la modélisation Monte Carlo du CyberKnife M6 et étudie diverses applications à la dosimétrie de petits champs de radiothérapie. En premier lieu, une nouvelle méthode permettant la correction de la dépendance au débit de dose des diodes au silicium est proposée. Cette dernière est validée puis appliquée à des mesures relatives effectuées au CyberKnife du Centre hospitalier de l'Université de Montréal (CHUM). Les résultats illustrent la correction de l'erreur systématique induite dans les mesures due à la dépendance au débit de dose de la diode considérée. La méthode proposée fournit alors une solution efficace à cette problématique. En second lieu, une méthode pour l'optimisation des paramètres sources requis en entrée lors de la modélisation Monte Carlo de faisceaux de radiothérapie est introduite. Cette dernière est basée sur une approche probabiliste portant sur la comparaison de mesures et de simulations pour divers détecteurs, et permet la détermination de l'énergie du faisceau d'électrons incident sur la cible d'un appareil, ainsi que de la largeur à mi-hauteur de sa distribution radiale. La méthode proposée, qui est appliquée au CyberKnife du CHUM, fournit une nouvelle approche permettant l'optimisation d'un modèle Monte Carlo d'un faisceau ainsi que l'estimation des incertitudes sur ses paramètres sources. En troisième lieu, le modèle de faisceau du CyberKnife développé est utilisé afin d'estimer l'impact des incertitudes des paramètres sources sur diverses fonctions dosimétriques couramment utilisées en milieu clinique, ainsi que sur des distributions de dose obtenues par simulation de plans de traitement. Les résultats illustrent l'augmentation de l'impact des incertitudes du modèle de faisceau avec la réduction de la taille de champ, et fournissent une nouvelle perspective sur la précision de calcul atteignable pour ce type de calcul de dose Monte Carlo en petits champs. En quatrième lieu, les protocoles de dosimétrie TG-51 (version adaptée du manufacturier) et TRS-483 sont respectivement appliqués et comparés pour l'étalonnage du CyberKnife M6 se trouvant au CHUM. Il est observé que le TRS-483 est cohérent avec le TG-51. Des facteurs de correction de la qualité et corrigeant pour les effets de moyenne sur le volume propres au CyberKnife du CHUM sont estimés par simulations Monte Carlo pour une chambre à ionisation Exradin A12. Les résultats illustrent que la valeur générique fournie dans le TRS-483 pourrait être surestimée en comparaison à notre modèle de CyberKnife et que cette surestimation pourrait être due à la composante de moyenne sur le volume.
Book Synopsis Analyse et optimisation des performances de la technique VMAT pour son utilisation en radiothérapie by : Caroline Lafond
Download or read book Analyse et optimisation des performances de la technique VMAT pour son utilisation en radiothérapie written by Caroline Lafond and published by . This book was released on 2013 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La technique de radiothérapie VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy), diffusée en 2009, combine les avantages des techniques d'arc thérapie dynamique aux avantages des techniques de radiothérapie conformationnelle avec modulation d'intensité (RCMI) par faisceaux stationnaires. L'objectif de la thèse est de rendre optimales les conditions de mise en œuvre du VMAT autour d'un accélérateur linéaire d'électrons Synergy/Elekta afin de sécuriser la technique et de pouvoir bénéficier de l'apport clinique potentiellement attendu. Sur la base d'une analyse de l'influence des différents paramètres de la chaîne de traitement, nous proposons des éléments d'optimisation du traitement à la fois sur la planification dosimétrique et sur le contrôle de son exécution sur la machine. Nous montrons que si la qualité de l'optimisation de la technique dépend des caractéristiques intrinsèques de l'accélérateur, elle est également fortement influencée par le paramétrage du système de planification des traitements (TPS). Nous mettons en évidence des différences comparées des collimateurs Beam Modulateur (largeur de lames de 4 mm) et MLCi2 (largeur de lames de 10 mm) tant sur le plan de la distribution de dose obtenue que sur l'efficience. Nous montrons que, si pour deux principaux TPS commercialisés (Pinnacle/Philips et Monaco/Elekta) les distributions de dose aux volumes cibles sont peu modifiées, les différences de méthodes implémentées influencent la distribution de dose aux tissus sains. Nous proposons des programmes de contrôles de qualité au niveau de l'accélérateur, des plans dosimétriques de traitement et de l'exécution des traitements. Afin de garantir un niveau de confiance élevé sur la dose délivrée, nous proposons une méthode d'évaluation de la fluence délivrée en cours de traitement basée sur l'analyse des paramètres machines. Nous établissons que le processus de traitement VMAT optimisé fournit des performances de qualité supérieure que les techniques de RCMI par faisceaux stationnaires pour quatre localisations tumorales majeures étudiées.
Book Synopsis Contrôle de qualité dosimétrique des systèmes de planification des traitements par radiothérapie externe à l’aide d’objets-tests numériques calculés par simulations Monte-Carlo PENELOPE by : Yassine Ben Hdech
Download or read book Contrôle de qualité dosimétrique des systèmes de planification des traitements par radiothérapie externe à l’aide d’objets-tests numériques calculés par simulations Monte-Carlo PENELOPE written by Yassine Ben Hdech and published by . This book was released on 2011 with total page 289 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: En raison des besoins de précision et de l’importance des risques associés, les traitements anticancéreux par radiothérapie externe sont simulés sur des Systèmes de Planification des Traitements ou TPS avant d’être réalisés, afin de s’assurer que la prescription médicale est respectée tant du point de vue de l’irradiation des volumes cibles que de la protection des tissus sains. Ainsi les TPS calculent des distributions de dose prévisionnelles dans le patient et les temps de traitement par faisceau qui seront nécessaires pour délivrer la dose prescrite. Le TPS occupe une position clé dans le processus décisionnel des traitements par radiothérapie. Il est donc impératif qu’il fasse l’objet d’un contrôle approfondi des ses performances (contrôle de qualité ou CQ) et notamment de ses capacités à calculer avec précision les distributions de dose dans les patients pour l’ensemble des situations cliniques qu’il est possible de rencontrer. Les méthodes « traditionnelles » recommandées pour le CQ dosimétrique des algorithmes de calcul de dose implémentés dans les TPS s’appuient sur des comparaisons entre des distributions de dose calculées par le TPS et des distributions de dose mesurées sous l’appareil de traitement dans des Objets-Tests Physiques (OTP). Dans ce travail de thèse nous proposons de substituer aux mesures de dose de référence réalisées dans des OTP des calculs de distribution de dose dans des Objets-Tests Numériques, calculs réalisés grâce au code Monte-Carlo PENELOPE. L’avantage de cette méthode est de pouvoir d’une part, simuler des conditions proches de la clinique, conditions très souvent inaccessibles par la mesure du fait de leur complexité, et d’autre part, de pouvoir automatiser le processus de CQ du fait de la nature d’emblée numérique des données de référence. Enfin une telle méthode permet de réaliser un CQ du TPS extrêmement complet sans monopoliser les appareils de traitement prioritairement utilisés pour traiter les patients. Cette nouvelle méthode de CQ a été testée avec succès sur le TPS Eclipse de la société Varian Medical Systems.
Book Synopsis Etude dosimétrique et modélisation des composantes de la dose à distance pour les faisceaux d'électrons en radiothérapie externe by : Mohamad Mohamad alabdoaburas
Download or read book Etude dosimétrique et modélisation des composantes de la dose à distance pour les faisceaux d'électrons en radiothérapie externe written by Mohamad Mohamad alabdoaburas and published by . This book was released on 2017 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les améliorations dans les procédures cliniques de radiothérapie ont conduit à des taux de survie élevés. En conséquence, les effets secondaires possibles de la dose délivrée aux tissus sains sont devenus une préoccupation croissante pour les radiothérapeutes. L'estimation de la dose aux tissus sains, y compris à distance du volume-cible présente un intérêt clinique croissant pour évaluer le risque aux structures sensibles situées hors du champ d'irradiation. Nos travaux antérieurs se sont focalisés sur l'évaluation la dose à distance des faisceaux de photons. La dose à distance due aux faisceaux d'électrons n'a jamais été prise en compte, ce qui peut conduire à des sous-estimations des doses à distance lorsque le traitement est fait entièrement ou partiellement par les électrons. C'est la raison pour laquelle, une étude approfondie de la dose à distance des faisceaux d'électrons est devenue indispensable. Dans le présent travail de thèse, nous avons dans un premier temps réalisé une étude expérimentale décrivant la dose à distance des faisceaux d'électrons de haute énergie produits par différents accélérateurs linéaires, équipés de différents types d'applicateurs. Nous avons analysé l'influence de différents paramètres du faisceau sur la dose à distance dont l'énergie du faisceau, la taille et le type de l'applicateur, la distance à l'axe du faisceau ainsi que la profondeur dans l'eau. Nous avons séparé la dose à distance en deux composantes principales : la dose due aux photons de bremsstrahlung et la dose due aux électrons diffusés. Ensuite, nous avons développé un modèle pour le calcul de la composante de la dose due aux photons de bremsstrahlung en tout point dans le patient, et un modèle pour le calcul de la dose due aux électrons diffusés en dehors du champ d'irradiation. Enfin, nous avons évalué l'application de nos modèles de calcul de dose à distance dans une situation clinique réelles afin de démontrer l'intérêt clinique de notre modélisation, l'objectif étant de mettre un point à terme, un outil logiciel innovant répondant à la fois aux besoins de l'optimisation de la radiothérapie moderne et à ceux de l'épidémiologie de la dose comme facteur de risque d'effets iatrogènes.
Book Synopsis Planification inverse avec approche par segments anatomiques et non anatomiques en radiothérapie externe appliquée à l'ORL by : Charles Lavoie
Download or read book Planification inverse avec approche par segments anatomiques et non anatomiques en radiothérapie externe appliquée à l'ORL written by Charles Lavoie and published by . This book was released on 2006 with total page 177 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans le but d'offrir des plans de qualités dosimétriques comparable au plan d'IMRT, l'ajout de segments prédéterminés non anatomiques a été réalisé pour les plans balistiques. Avec des corrections manuelles du MLC, il s'est avéré possible de générer des plans comparables à ceux réalisés en IMRT, et ce avec moins de segments et d'UM. Au total, 11 cas ont été réalisés selon cette approche. De plus, la robustesse des deux méthodes de planification à l'amaigrissement du patient et aux erreurs de position du collimateur multilame a été abordée. En IMRT classique, aucune optimisation de l'orientation des faisceaux est réalisée, une distribution coplanaire équidistante est employée. L'impact de l'utilisation des incidences, suggérées par Ballista, a aussi été étudié sur les plans d'IMRT.
