1- Contexte scientifique et objectifs du projet

Dans le cadre de certains traitements de lutte contre le cancer utilisant des rayonnements ionisants, les logiciels de planification(s) de traitement(s) utilisés peuvent devenir imprécis. Il s’agit donc de mettre en place de nouvelles stratégies pour améliorer le traitement des cancers par radiothérapie afin d’irradier de la manière la plus précise la tumeur et limiter l’irradiation des tissus sains et des organes à risque. Pour satisfaire ces exigences, la précision des simulations Monte Carlo est utilisée pour modéliser la balistique des traitements de radiothérapie et de curiethérapie et étudier les dépôts de doses incombant à ces rayonnements.

Depuis 3 ans, le Centre Anticancéreux Jean Perrin et l’équipe PCSV du Laboratoire de Physique Corpusculaire étudient l’utilisation de la plate-forme de simulation GATE pour la dosimétrie et l’accélération du calcul des traitements sur les grilles Auvergrid et EGEE. Afin d’utiliser les simulations Monte Carlo GATE pour des traitements de patients, il est nécessaire d’intégrer aux simulations les images médicales (scanners en général) réalisées pour visualiser la tumeur et les organes à risque et effectuer les contourages nécessaires à la réalisation de la planification de traitements.
Le but du projet est donc de développer un système d’information pour l’utilisation d’images médicales dans la modélisation du dépôt de doses par simulations Monte Carlo sur grille.

2- Description du projet

Deux grands axes sont à développer pour ce projet qui tiennent compte des développements réalisés ces trois dernières années par l’équipe PCSV (Plate-forme de Calcul pour les Sciences du Vivant) en collaboration avec le service de radiothérapie du Centre Jean Perrin :

• 1°) La distribution optimisée des calculs Monte Carlo sur grille. Ceci implique :
  • a) Une gestion optimale des simulations sur grille pour obtenir des gains en temps de calcul significatifs.
  • b) Une soumission transparente préservant la confidentialité des données médicales des simulations GATE pour le personnel médical et les acteurs de la recherche.
• 2°) La gestion, le stockage et l’accès sécurisé aux images médicales. Ceci implique :
  • a) Le développement d’une interface entre le système PACS et la grille de calcul
  • b) La gestion optimale et sécurisée des images médicales sur grille pour les simulations Monte Carlo GATE

3- Usage public ou contrôlé

L’utilisation des simulations Monte Carlo est destinée au personnel soignant (radiothérapeutes, médecins et physiciens médicaux) désirant planifier un traitement de radiothérapie ou de curiethérapie exigeant une précision accrue.
Les développements logiciels permettant un tel service bénéficient de technologies open source. La gestion des données médicales reste interne à la structure hospitalière et reste dédiée à des utilisateurs autorisés.
L’accès à la grille de calcul est lui-même fortement contrôlée par l’utilisation de certificats, mot de passe et identification ainsi qu’un encryptage des images médicales lorsque celles-ci sont positionnées sur les éléments de stockage de la grille.

4- Résultats attendus

Par le biais de différentes collaborations concernant:

• Le développement de la plate-forme de simulation Monte Carlo GATE au sein de la collaboration OpenGATE (http://www.opengatecollaboration.org).
• La distribution de la plate-forme sur grille de calcul à l’échelle régionale au sein du projet AuverGrid et à l’échelle européenne au sein du projet EGEE.
• L’interfaçage du système PACS du CLCC Jean Perrin grâce au partenariat de son service informatique ainsi que l’aide du fournisseur du système.

Le projet doit permettre la réalisation d’une distribution optimisée des simulations Monte Carlo sur grille. Une fois l’utilisation optimale des structures de calcul et de stockage réalisée, un portail web d’accès à la grille permettra aux personnels du CLCC une utilisation conviviale et transparente des ressources pour effectuer des planifications de traitements par Monte Carlo. Les images médicales seront gérées en tenant compte de la confidentialité des données par un accès direct au PACS couplée à la grille de calcul. Les images médicales décorrélées de leur contenu confidentiel seront ensuite utilisées par les calculs Monte Carlo sur grille par le biais d’un cryptage additionnel des images et un accès autorisé sur les éléments de stockage.

Grâce à ces développements, le projet pourra permettre une amélioration significative de certains traitements de radiothérapie utilisant des techniques de pointes ou des irradiations complexes.

LifeGrid, le système d'information régional