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Safari

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Modélisation et simulation

Pour connaître précisément et optimiser les doses délivrées aux patients en radiothérapie, le List, institut de CEA Tech, modélise les systèmes physiques complexes utilisés dans ce domaine (accélérateurs linéaires médicaux, dispositifs d’imagerie) ainsi que les interactions rayonnement/matière. Ses recherches alimentent notamment des logiciels de contrôle de la qualité du traitement.

Le List développe également des méthodes statistiques avancées pour améliorer le traitement d’images des scanners CT, TEP ou IRM et fournir aux cliniciens des images plus précises et plus informatives : contours de la tumeur, anatomie du patient etc.

Parmi nos partenaires académiques

INSERM, IRSN, Service hospitalier Frédéric-Joliot (Orsay)

Atouts

  • Maîtrise d’un code Monte Carlo spécifique, aisément intégrable à des logiciels commerciaux dans le cadre de transferts industriels
  • Maîtrise de méthodes spécifiques de réduction de variance qui permettent notamment la diminution des temps de calcul
  • Validation métrologique des simulations par des mesures expérimentales avec les moyens offerts par la plateforme DOSEO

Technologies majeures

Calcul de dose en radiologie interventionnelle

Calcul de dose en radiologie interventionnelle - CEA LIST

Descriptif

La radiologie interventionnelle permet au chirurgien de s’appuyer tout au long de l’opération sur des images radiologiques prises à la volée. Des technologies de réalité virtuelle couplées aux méthodes Monte Carlo de calcul de la dose sont appliquées à l’imagerie médicale pour connaître la distribution de dose au patient en temps réel. La même démarche va être appliquée à la dose au praticien. 

Applications

Optimisation de dose en radiologie interventionnelle

Publications

  • D. Patin, J. Garcia-Hernandez, M. Agelou, C. Le Loirec, B. Poumarède, C. Van Ngoc Ty, J. Coulot, G. Bonniaud, F. Lavielle, B. Bodin, and D. Lazaro, « Développement et validation d’une plateforme interactive de calcul de dose en radiologie interventionnelle », prés. aux Journées Françaises de Radiologie, Paris, France, 2014.

Réduction de dose en imagerie TEP

Réduction de dose en imagerie TEP - CEA LIST

Descriptif

Un algorithme statistique de reconstruction d’images TEP, basé sur une approche bayésienne non paramétrique, a été développé dans le but de réduire la dose de radiotraceur injectée au patient. Cet algorithme repose sur l'estimation de la distribution spatio-temporelle (4D) de l'activité du radiotraceur et de l’incertitude associée. Il permet à la fois de capturer des structures de données complexes et d’imposer un a priori sur les quantités à reconstruire dans ce problème inverse mal posé, en cherchant des solutions dans l’ensemble (dense) des distributions de probabilité spatio-temporelles. Cette approche a permis d’obtenir des images cliniques de qualité standard avec une dose divisée par 10.

Applications

Réduction de la dose en imagerie par tomographie à émission de positons (TEP)

Projets majeurs

  • Projet ESTEBAN (Programme transversal Technologies pour la Santé du CEA)

Publications

  • E. Barat, C. Comtat, T. Dautremer, T. Montagu, M.D. Fall, A. Mohammad-Djafari, R. Trébossen, “Nonparametric Bayesian spatial reconstruction for positron emission tomography”, in Proc. of 10th International meeting on fully three-dimensional image reconstruction in radiology and nuclear medicine, Pékin, Chine, 2009, p. 207-210.
  • M.D. Fall, E. Barat, C. Comtat, T. Dautremer, T. Montagu, A. Mohammad-Djafari, “A discrete-continuous Bayesian model for emission tomography”, in Proc. of IEEE International Conference on Image Processing, Bruxelles, Belgique, 2011. 

Calcul de dose en protonthérapie

Calcul de dose en protonthérapie - CEA LISTDescriptif

Utilisée contre les tumeurs du nerf optique, du cerveau, de la colonne vertébrale etc., la protonthérapie impose une précision dosimétrique élevée. Le code de transport Monte Carlo en cours de développement intègre un calcul plus précis des sections efficaces (interactions physiques entre protons et tissus vivants). Il est comparé à d’autres codes et à des résultats expérimentaux obtenus dans un centre clinique de protonthérapie. Plus précis que les codes analytiques, il vise des temps de calcul de quelques heures compatibles avec une utilisation en routine clinique et sera implémenté dans un logiciel de planification de traitement (TPS).

Applications

Planification de traitement de protonthérapie en conditions cliniques

  • projet ANR PROUESSE (2010-2013) 
  • projet INSERM-Physicancer DEDIPRO (2014-2017)