Optimization of radiation protection in nuclear medicine : from reference dosimetry to personalized dosimetry

• Auteur / Autrice : Lama Hadid
• Direction : Libor Makovicka
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Champs, particules, matière
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthode de Monte Carlo

Médecine nucléaire

Radiothérapie conformationnelle

Dosimétrie en radiothérapie

Résumé

En médecine nucléaire, les radiopharmaceutiques administrées au patient déposent une fraction de l'énergie émise dans différents tissus. Une évaluation dosimétrique précise est donc indispensable afin d'assurer la radioprotection du patient. Les doses absorbées sont actuellement basées sur des modèles mathématiques standards ainsi que des approximations quant au transport des électrons. La Commission Internationale de Protection Radiologique (CIPR) a récemment choisi d'adopter des modèles voxelisés, plus réalistes pour représenter l'adulte de référence. Cette thèse avait pour premier objectif d'étudier l'influence de l'utilisation des nouveaux modèles de référence et de l'approche Monte Carlo sur les principales grandeurs dosimétriques. Par ailleurs, l'apport d'une géométrie spécifique au patient sur la dosimétrie a été comparé à une géométrie standard. Dans un deuxième temps, une dosimétrie précise de l'os pour des particules alpha a été réalisée sur la base d'images microscopiques de plusieurs régions de l'os spongieux. Les résultats ont montré des variations des fractions d'énergie absorbées en fonction de l'énergie des particules alpha, du site squelettique et de la concentration de graisse dans la moelle, trois paramètres non pris en compte dans les valeurs actuellement publiées par la CIPR. Enfin, la prise en compte de l'hétérogénéité de la répartition du radiopharmaceutique a été étudiée dans le cadre d'un traitement du carcinome hépatocellulaire par radiothérapie interne sélective à l'Yttrium-90. Les développements réalisés dans cette thèse montrent l'importance et la faisabilité de la réalisation d'une dosimétrie plus spécifique au patient en médecine nucléaire.

In nuclear medicine, radiopharmaceuticals are distributed in the body and thus, each organ can deliver a fraction of emitted energy in tissues. Therefore, dose calculations must be assessed accurately and realistically to ensure the patient radiation protection. Absorbed doses were until now based on mathematical standard models and electron transport approximations. The International Commission on Radiological Protection (ICRP) has recently adopted voxel phantoms as a more realistic representation of the reference adult. The main goal of this thesis was to study the influence of the new reference models and Monte Carlo methods on the major dosimetric quantities. In addition, the contribution of patients' specific geometry to the absorbed dose was compared to a standard geometry. Particular attention was paid to the bone marrow which is characterized by a high radiosensitivity and a complex microscopic structure. An accurate alpha dosimetry was assessed for bone marrow using microscopic images of several trabecular bone sites. The results showed variations in the absorbed fractions as a function of the particles" energy, the skeletal site and the amount of fat within marrow cavities, three parameters which are not taken into account in the values published by the ICRP. Finally, the heterogeneous activity distribution of the radiopharmaceuticals was considered within the framework of the treatment of a hepatocellular carcinoma with selective internai radiotherapy using Yttrium-90 through the analysis of dose-volume histograms. The developments made in this thesis show the importance and the feasibility of performing a personalized dosimetry for nuclear medicine patients