Faire progresser l'assurance qualité patient avec Fast Monte Carlo

Nous avons le plaisir d'annoncer des avancées majeures dans les méthodes de calcul de dose 3D basées sur Monte Carlo et intégrées dans le logiciel RadCalc pour la radiothérapie. Bien qu'ils ne soient pas encore disponibles sur le marché, ces développements marquent une étape importante dans l'amélioration de l'efficacité de l'assurance qualité spécifique au patient.

12.09.2024

Monte Carlo : la norme en matière de précision
Les simulations de dosimétrie Monte Carlo restent la méthode la plus précise pour modéliser les interactions complexes entre les photons et les électrons au sein de l'anatomie variable du patient. Cependant, les utilisateurs souhaitent des temps de calcul plus rapides pour une utilisation clinique. Le nouvel algorithme Fast Monte Carlo de RadCalc relève ce défi, en réduisant considérablement les temps de calcul tout en maintenant un haut niveau de précision.

Gains de vitesse innovants grâce au calcul par le GPU
RadCalc effectue désormais des calculs de dose Monte Carlo jusqu'à six fois plus rapidement que les méthodes traditionnelles, améliorant ainsi la vitesse des flux de travail d'assurance qualité. Ces avancées utilisent le traitement parallèle basé sur GPU et les électrons précalculées pour accélérer les calculs de dose, ce qui permet aux physiciens médicaux et aux dosimétristes de vérifier rapidement les plans de traitement, même complexes. Cet avantage en termes de rapidité permet également de prendre en charge les flux de travail de radiothérapie adaptative lorsque des modifications sont apportées au plan de traitement quotidien. L'assurance qualité spécifique au patient en temps quasi réel est cruciale lorsque les patients attendent sur la table de traitement.

Flux de travail optimisé avec Monte Carlo précalculé (PMC)
L'utilisation des méthodes de Monte Carlo précalculé (PMC) dans RadCalc permet de réutiliser efficacement les données précalculées sur la trajectoire des électrons, en optimisant les calculs de dose dans les géométries des patients. Cela garantit un flux de travail rationalisé et réduit les temps de calcul sans sacrifier la précision requise pour les traitements de radiothérapie complexes.

Renforcer la sécurité centrée sur le patient
Ces avancées sont conçues pour améliorer à la fois la sécurité des patients et la personnalisation des traitements. Les calculs précis de RadCalc garantissent que chaque plan de traitement personnalisé optimisé en fonction de l'anatomie spécifique du patient voit son QA réalisée directement sur l'anatomie spécifique de ce patient et non sur un fantôme homogène de substitution, ce qui réduit l'incertitude dans l'administration du traitement. Comprendre réellement l'impact clinique des variations de dose permet aux cliniciens d'administrer une radiothérapie plus sûre et plus efficace avec une plus grande confiance.

En outre, la réduction significative du temps de calcul permet une validation plus efficace des plans complexes, tels que ceux utilisés en SBRT et IMRT, garantissant que les traitements sont délivrés à temps et dans le respect des marges de sécurité strictes.

Validation et essais rigoureux
Les améliorations apportées par Fast Monte Carlo dans RadCalc font actuellement l'objet d'une série de validations rigoureuses, allant de simples études sur fantômes d'eau à des géométries hétérogènes complexes telles que les plans de SBRT pour les poumons. Lors de l'évaluation comparative avec d'autres systèmes Monte Carlo, tels que BEAMnrc, RadCalc a démontré une précision équivalente tout en réduisant de manière significative le temps de calcul. Cela garantit que RadCalc est bien préparé pour répondre aux demandes croissantes de précision dans la vérification de plans de radiothérapie complexes.

 

Références

1. Heng, V. J., Renaud, M. A., Seuntjens, J. (2024) 'GPU-based Monte Carlo dose calculation using precalculated electron tracks', *AAPM 2024*. 

2. Jia, X. et al. (2011) 'GPU-based fast Monte Carlo simulation for radiotherapy dose calculation', *Physics in Medicine and Biology*. Disponible à l'adresse : https://arxiv.org/abs/1107.3355 [consulté le 9 septembre 2024]. 

3. Siantar, C. L., et al. (2001) 'Description and dosimetric verification of the PEREGRINE Monte Carlo dose calculation system for photon beams incident on a water phantom', *Medical Physics*, 28, pp. 1322-1337. 

4. Kawrakow, I. (2000) 'Accurate condensed history Monte Carlo simulation of electron transport, I. EGSnrc, the new EGS4 version', *Medical Physics*, 27, pp. 485-498. 

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