Phoebe est un code développé par le CEA-List pour la simulation de l’interaction des photons, électrons et positrons avec la matière. Utilisant la méthode Monte-Carlo, il se caractérise par sa modularité et sa portabilité sur la plupart des systèmes informatiques du marché.
Phoebe est un code informatique permettant de simuler l’absorption par la matière d’un rayonnement ionisant et donc de calculer la quantité de rayonnement reçu. Il est utilisé dans les différents domaines de la physique nucléaire appliquée : physique médicale, radioprotection, instrumentation nucléaire, métrologie des rayonnements ionisants, etc.
Le code sert, par exemple, à calculer et valider les coefficients de correction appliqués aux mesures expérimentales et à déterminer la dose reçue lors d’un traitement de radiothérapie. On l’utilise également pour dimensionner les protections biologiques d’une installation ou de détecteurs de rayonnements.
Phoebe fait appel à la méthode Monte-Carlo, reconnue comme la plus précise pour modéliser la physique de l’interaction des rayonnements avec la matière. Il s’apparente aux codes existants, tels que Penelope, qui s’appuient sur cette même méthode et dont il utilise les modèles physiques internationalement reconnus. Il permet, en outre, l’ajout de nouveaux modules comme des réductions de variance ou l’introduction de nouvelles géométries.
Phoebe se distingue également par sa portabilité sur la plupart des systèmes informatiques du marché.
Ses principales forces :
La simulation Monte-Carlo est très efficace pour la radiothérapie, pour calculer la dose reçue par le patient dans la zone de la tumeur à traiter, là où se focalise le rayonnement. En revanche, elle ne permet pas, dans des temps raisonnables, d’estimer la dose reçue par les tissus sains situés en périphérie (du fait de l’atténuation rapide du faisceau dans le système de collimation).
Pour y parvenir, les chercheurs du CEA-List ont adapté une méthode consistant à augmenter artificiellement la densité de particules dans les zones en périphérie pour réduire la variance du calcul et accélérer ainsi la simulation. Une correction est ensuite appliquée pour obtenir un résultat non biaisé.
La méthode a été implémentée dans le code Phoebe et validée expérimentalement. L’objectif est de l’utiliser en clinique pour étudier les effets à long terme des doses « hors champ », en vue d’améliorer encore les traitements.
Pour en savoir plus, lire l’actualité
Ines a portable and parallel Monte-Carlo simulation code of class-II for electromagnetic showers, J. Garcia Hernandez, A. Croc. Présentation conférence MCMA 2019.
Calcul accéléré de la dose périphérique en radiothérapie, thèse de Valentin Champciaux, 2021.
A breakdown of the pseudo-deterministic transport variance reduction method: Formalization and usage considerations, Valentin Champciaux, Juan Carlos Garcia Hernandez, Mathieu Agelou. Computer Physics Communications, Elsevier, 2021, 264, pp.107979.
