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Carl Ross
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Modélisation du transport du rayonnement
La méthode Monte Carlo, appliquée au transport du rayonnement ionisant, fait appel à des sections efficaces d’interaction connues et à des méthodes statistiques pour suivre les particules qui traversent la matière. Il faut suivre un grand nombre de particules individuelles, typiquement plus d’un milliard, pour atteindre une incertitude adéquate. L’avènement des systèmes informatiques à grande vitesse relativement peu coûteux a rendu cette approche utile pour traiter des problèmes liés à la radiothérapie et à l’imagerie médicale.
Ce programme est consacré à l’élaboration, au perfectionnement et à l’application des techniques Monte Carlo pour des problèmes d’intérêt en physique médicale. Le travail a porté essentiellement sur le code à usage général, EGSnrc, ainsi que sur des outils consacrés à des applications précises, tels que BEAMnrc et VMC++. Le code EGSnrc figure parmi les codes les plus éprouvés et les plus précis.
Le logiciel de simulation Monte Carlo de transport du rayonnement dans les matériaux, maintenu et élaboré par les scientifiques du ERI, a conduit à une technologie révolutionnaire qui peut contribuer au traitement des patients atteints de cancer grâce à une radiothérapie de précision. Le logiciel VMC++ permet un calcul précis des distributions de dose de rayonnement, de sorte que la dose ciblant la tumeur peut être maximisée tandis que la dose atteignant des tissus sains est réduite au minimum. Ce logiciel permet d’obtenir la distribution de dose environ 100 fois plus rapidement qu’avec les approches Monte Carlo précédentes, tout en conservant la précision des codes plus lents.
Le programme EGSnrc est largement reconnu comme le code Monte Carlo le plus précis dans le monde entier pour la simulation du transport des électrons et photons. Le code utilisateur BEAMnrc profite de cette précision pour fournir un cadre computationnel réaliste pour la modélisation des accélérateurs linéaires, en particulier ceux qui sont utilisés pour la radiothérapie dans les centres de traitement contre le cancer. Nous avons élargi l’envergure du programme EGSnrc au cours de la dernière année en lui ajoutant des fonctions pour la tomographie d’émission par positrons, la tomographie à faisceaux coniques assistée par ordinateur, les modèles humains voxelisés et nous avons accru l'efficacité de la simulation des chambres d’ionisation. Nous avons amélioré la précision de la simulation grâce à une meilleure diffusion de Rayleigh (échantillonnage angulaire plus précis et facteurs de forme définis par l’utilisateur) et à des sections efficaces de bremsstrahlung plus performantes. Une nouvelle grappe de calcul à 300 processeurs nous permet de simuler des problèmes complexes, par exemple, la reconstruction d’images médicales basée sur des corrections plus réalistes de la diffusion, et la dosimétrie osseuse, à l’aide d’un modèle pleine échelle du corps humain à résolution millimétrique.
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