Résumés des colloques de radiophysique

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1 Résumés des colloques de radiophysique 24 avril 2015 Simulation moléculaires pour le développement de nouvelles thérapies du mélanome de stade IV Prof. Olivier Michielin, MD-PhD Département d Oncologie CHUV, Institut Suisse de Bioinformatique, Institut Ludwig, Lausanne En sus des approches théoriques et expérimentales, la simulation numérique est souvent considérée comme la troisième approche méthodologique majeure de la science moderne. L intérêt des simulations est évident dans de nombreux domaines incluant la radiothérapie. Au niveau de la chimie et de la physique moléculaire, les simulations ont également engendré une véritable révolution. Les techniques ont été mises au point dès les années 1980 et n ont cessé de progresser. A ce jour, ces méthodes représentent un élément incontournable dans l ingénierie des protéines et dans le drug design. Durant cet exposé, nous couvrirons brièvement les bases des techniques de simulation et illustrerons leurs applications au développement de nouvelles approches thérapeutiques dans le mélanome de stade IV. 24 avril 2015 Clinical applications of the MARS-CT system Prof. Anthony Butler University of Otago, New Zealand The MARS research group is developing a new medical imaging modality that provides molecular information about tissues. The modality is based on spectral x-ray measurements of biological tissues. The technique provides quantitative material information in 3 dimensions. The team has built a small animal scanner which incorporates spectral photon counting detectors; x-ray conversion material based on high-z semiconductors; specialized image reconstruction routines, and in-house data visualization techniques. The technique is currently being applied to problems in pre-clinical medicine such as atherosclerosis, cartilage disease, and metallic implants. The team has recently achieved 6 years of funding to build a human MARS scanner suitable for clinical trials. 20 février 2015 Système de radiologie interventionnelle : moyens modernes de minimisation de la dose aux rayons X Dr Lionel Desponds, PhD GE Healthcare (BUC France) / Detection & Guidance Solutions / Image Quality and Dose Center of Excellence Engineering. Après un rappel des grandes lignes du design actuel des équipements de radiologie interventionnelle, quelques moyens modernes influençant l usage de la dose aux rayons X seront présentés, incluant par exemple la cartographie de la dose locale au patient. 30 janvier 2015 Hybrid pixel detectors for radioprotection and quality assurance measurements Erik Fröjd CERN, Geneva, Switzerland, Mid Sweden University, Sundsvall, Sweden Hybrid pixel detectors can increase performance in a wide range of radiation detection applications, ranging from X-ray imaging to personal dosimetry and verification in radioisotope production. First developed for particle tracking in high energy physics, these detectors can be operated in a wide range of fluences from single particle detection at levels below the natural background to over 108 photons/mm2/s. By processing each photon or charged particle individually the radiation field can be characterized in terms of energy spectrum, spatial distribution and time structure. Dosimetric properties like LET can also be extracted from the sensor data and used for more precise dose calculations in mixed

2 fields. This seminar covers the detection principle in hybrid pixel detectors, an overview of the Medipix family of detectors and work done in collaboration between IRA and CERN on beam quality assurance and measurement of scattered radiation. Other applications and further developments of detectors using simulation software will also be discussed. 9 octobre 2014 Calibration of kerma-area product meters with a patient dose calibrator Dr Toroi Paula, PhD, Senior scientist Radiation and Nuclear Safety Authority (STUK), Helsinki, Finland Calibration of kerma-area product meters with a patient dose calibrator Kerma-area product (KAP) meters are used for monitoring patient exposure during x-ray imaging. These field meters are used attached to clinical x-ray system and their calibration should be performed in the same position. Internationally uncertainty < 7% (confidence level 95%) is recommended for KAP measurements. The use of a proper calibration method is important to achieve appropriate measurement accuracy and comparable results. In this study the use of novel large patient dose calibrator (PDC) meter as a reference KAP meter is studied. Comparison to the other calibration methods and to use of a conventional type of KAP meter as a reference instrument is made. The use of reference KAP meter was introduced by Toroi et al. as a tandem calibration method. The main drawback to the method is the uncertainty produced by pronounced energy dependence of the response of conventional type of KAP meters. PDC meter type has studied to have lower energy dependence and decreased uncertainty in tandem method is expected when using this type of KAP meter as a reference instrument. 19 septembre 2014 Exigences pour la préparation radiopharmaceutique: traitement de l air et équipements de fabrication aseptique Prof. Farshid Sadeghipour Chef de Service Direction de la pharmacie, CHUV, Lausanne Les exigences légales pour les préparations radiopharmaceutiques deviennent de plus en plus sévères. Ceci implique non seulement de mieux connaitre les bases légales et les restrictions imposées par les normes, qui permettent d assurer une qualité irréprochable pour les préparations administrées aux patients, mais également, force est de constater que les spécialistes doivent mieux connaitre les fondamentales de l environnement dans lequel ces produits sont fabriqués. Une meilleure compréhension des principes du traitement de l air et du fonctionnement des équipements de fabrication aseptique leur permettront de mieux maitriser les conditions strictes dans lesquelles les produits stériles sont préparés. 4 juin 2014 Heuristic decision making Julian Marewski, PhD, Professeur assistant Département de comportement organisationnel, Université de Lausanne Can less information be more helpful when it comes to making medical (and other) decisions? Contrary to the common intuition that more information is always better, the use of heuristics can help both physicians and patients to make sound decisions. Heuristics are simple decision strategies that ignore part of the available information, basing decisions on only a few relevant predictors. I will discuss: (i) how doctors and patients use heuristics; and (ii) when heuristics outperform information-greedy methods, such as regressions in medical diagnosis. Furthermore, I will outline those features of heuristics that make them useful in health care settings. These features include their surprising accuracy, transparency, and wide accessibility, as well as the low costs and little time required to employ them. 4 avril 2014 OPTIMAM: Research to optimize breast imaging with X-rays Prof. Kenneth C. Young Royal Surrey County Hospital and University of Surrey, Guildford, UK Mammography remains the main imaging modality for the detection of breast cancer and is the basis for population breast screening programs. In recent years new designs of more complex systems have advanced from the research phase towards clinical application. Detailed clinical trials to evaluate how these new technologies should be used are impractical due to the large numbers of examinations needed and the time required. Technical tests in current routine

3 medical physics protocols are unable to help optimize the many new parameters and design opportunities. There was therefore a need to have more practical procedures. OPTIMAM met this need by developing new test methods which closely mimic breast screening by using search and detection experiments in virtual clinical images, i.e. real patient backgrounds or projections of anthropomorphic phantoms enriched with simulated lesions. Our hybrid clinical simulated images can be modified to represent a large variety of mammography technology. The talk will describe the image database, the image simulation tools and the experiments conducted to evaluate how different physical factors (e.g. detector type, radiation dose and image processing) affect cancer detection. 17 janvier 2014 SPADnet: a networked MRI compatible time-of-flight PET system Prof. Edoardo Charbon EPFL (STI GR-SCI-STI SCI-STI-EC) This talk is a comprehensive presentation of the SPADnet concept. SPADnet is a fully digital, networked MRI compatible time-of-flight PET system, exploiting the speed and integration density of deep-submicron CMOS technologies. The core technologies of SPADnet are a sensor tile comprising an array of 8x16 pixels, each composed of 4 mini-sipms with in situ time-to-digital conversion, a multi-ring network to filter, carry, and process data produced by the sensors at 2 Gbps, and a 130 nm CMOS process enabling mass-production of photonic modules that are optically interfaced to scintillator crystals. The SPADnet photonic modules comprise a matrix of tightly packed sensor tiles; each module is networked in multiple rings, where coincidence pairs are identified and readily used in reconstruction algorithms, enabling scalable, MRI compatible preclinical PET systems for multi-modal imaging. 1 er novembre 2013 Risks in the radiation oncology process necessary tools to increase patient safety Prof. Tommy Knöös Director of Radiation Physics Skåne University Hospital and Lund University The radiotherapy process will briefly be reviewed and step-by-step the risks or pitfalls will be discussed. Existing tools or required tools, or with a better word barriers, will be introduced at each end of a process step with the purpose of prohibiting errors to continue through the process and thus avoiding an unwanted erroneous irradiation of the patient. Most of the risks can be reduced by having staff working with awareness and alertness. Having comprehensive protocols known by all involved together with well trained staff at the department with dedicated functions and responsibilities will further reduce the risk for unintended irradiations of patient. 6 septembre 2013 Have we reached the limits of accuracy in modern radiotherapy? Dr. Marcel van Herk, PhD Head of physics research, The Netherlands Cancer Institute Amsterdam, the Netherlands In the past 25 years, the technology of external beam radiotherapy has improved tremendously. Due to the development of advanced diagnostic imaging, tumor localization has greatly improved. The recognition of the presence of internal organ motion has lead to development of image guidance systems based on 2D, 3D or 4D imaging systems integrated with the treatment machines. The achievable localization accuracy is so high, that invasive fixation is no longer needed. For treatment of tumor in the brain, for instance, localization of the skull with 3D image guidance is accurate to well within one mm. This unprecedented precision, however, lead to the risk of overconfidence in the accuracy of the total treatment chain. While for a brain metastasis tumor delineation based on MRI is highly accurate; target volume definition in general, however, remains difficult and is now by far the limiting factor in the accuracy. These limits we may have to learn from our clinical mistakes. For instance, a group in Brussels found an almost 50% recurrence rate after introducing marker-based image guidance for low risk prostate cancer with a too small margin. The main factors that affect the accuracy of treatment after image guidance has been implemented are: uncertainties in target volume definition, the quality of the surrogate (if any) used to localize the tumor, intrafraction movement, and movement that is too complex to be corrected by the image guidance solution (e.g., deformations). Based on this overview, one can see that a major step to improve this situation is to make sure that target volume definition is consistent and according to protocol. 28 juin 2013

4 Caractérisation micro et nanodosimetrique du dépôt d énergie au niveau intracellulaire avec les processus Geant4-DNA Carmen Villagrasa, PhD Institut de Radioprotection et Sûreté Nucléaire, France Membre de la collaboration Geant4-DNA Les différences dans les effets biologiques radioinduits par différent types d irradiation sont prises en compte à travers de facteurs de qualité (Q(L) en radiothérapie, Wr en dosimétrie de travailleurs ou bien le RBE dans le cas de l hadronthérapie). Ces facteurs sont estimés (dépendant du facteur concerné) à partir des données épidémiologiques, expérimentales in vivo ou cliniques. D un point de vue qualitatif, il est clair que les différences d efficacité biologique trouvent son origine dans les différences dans la structure au niveau nanometrique des dépôts d énergie initiaux entre les rayonnements et la matière vivante. Afin d étudier d une manière plus quantitative la topologie de ces dépôts interceptant des molécules clés dans le devenir cellulaire comme c est le cas de l ADN, des codes de calcul utilisant la méthode Monte Carlo adaptés au transport de particules de très basse énergie (notamment les électrons, particule secondaire responsable principale du dépôt de dose à cette échelle) sont utilisés et améliorés depuis plusieurs décades par différents groups de recherche. Dans ce séminaire, les processus appelés Geant4-DNA disponibles dans le package «basse énergie» du code généraliste Monte Carlo Geant4 seront présentés. Ces processus physiques permettent de simuler l interaction de différents types de rayonnement et obtenir une description nanometrique de leur trace. Le projet Geant4-DNA travaille également à l implémentation des processus physico-chimiques et chimiques qui s ensuivent afin d inclure le transport des radicaux dans les noyaux cellulaires et pouvoir calculer les effets indirects des irradiations dans l idée d avancer vers une simulation plus complète du mécanisme à l origine des effets biologiques radioinduits. 15 avril 2013 Detecting lesions in paired mammograms: Symmetry doesn't help, but animation does William A. Simpson School of Psychology, University of Plymouth Mammogram viewing for diagnostic purposes is typically conducted with paired images in a mirror-symmetric side by side configuration. With mirrored presentation, any suspect region in one image may be compared to the corresponding region in the other image. Intuitively, a lesion will break the symmetry and perceptually pop out. However, even mammograms of the same breast taken at different times do not have perfect symmetry. We examined how lesion detection performance varies as a function of the symmetry (correlation) of the image pair, and whether mirrored displays are superior to non-mirrored displays. Contrast thresholds for detecting a synthetic small mass (Gaussian blob) superimposed on synthetic mammogram (1/f^3 noise) and white noise backgrounds were measured. The contrast threshold for detecting a blob for an Ideal Observer should decline as the correlation between the images increases. We found that real observers showed little or no improvement as the correlation increased. There was no difference in performance for mirror-symmetric and non-mirrored backgrounds. Therefore the assumption that mirrored presentation helps lesion detection is not supported by our results. On the other hand, when the images were presented sequentially in a two-frame animation, contrast thresholds declined dramatically as the correlation between the images increased. For such animations, when a lesion is present in one image but not the other (as in an interval cancer), the lesion is seen to flash on and off in an extremely salient way. Thus animation could potentially lead to improved cancer detection compared to traditional side by side viewing. 8 mars 2013 Speciation and bioavailability of trace elements in natural waters Laura Sigg Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Dübendorf Metal speciation is a key parameter for the bioavailability of trace metals to algae under freshwater conditions. Trace metals may originate from numerous anthropogenic sources, including recently developed engineered nanoparticles, which may lead to elevated concentrations in receiving freshwater systems. Trace metals are present in natural waters in a variety of dissolved, colloidal and particulate species, which determine their bioavailability to algae and to higher organisms. Laboratory experiments and theoretical derivations have demonstrated that either the free metal ion concentrations or under certain conditions the labile metal species determine the uptake of metals by freshwater algae. Periphyton, the algal biofilm growing on solid substrates in natural waters, may be influenced by the natural polymer matrix with respect to metal uptake. A number of analytical methods providing insights into metal speciation, as related to bioavailability under natural water conditions are available, in particular several methods for measurement of the labile metal species, which are defined by the dynamic characteristics of the method. DGT (diffusion gradients in thin films) has been used to measure the labile metal concentration in natural waters as a time average over hours to days. Labile metal concentrations obtained by DGT were compared to several other methods and to modeled speciation on the basis of characterization of natural

5 organic matter by size exclusion chromatography / organic carbon detection. Cadmium, copper and zinc accumulation in periphyton under natural freshwater conditions has been related to measured speciation parameters. Labile metal concentration may be determining metal uptake by periphyton if diffusion of metals through the embedding matrix is the rate-limiting step. Characterization of this extracellular polymer matrix with respect to composition and metal binding provides further insights into these processes. Furthermore, DGT is also used for measuring dissolved metal ions in engineered nanoparticle suspensions. Uptake of Ag in algae in the case of engineered silver nanoparticles is shown to be related to measured dissolved Ag(I) concentrations using DGT or ultrafiltration methods and to depend on Ag(I) speciation. 25 janvier 2013 Principales voies de recherche en radio-oncologie Prof. Jean Bourhis Chef du service de radio-oncologie, CHUV, Lausanne La radiothérapie est une spécialité médicale à la frontière de la physique, de la médecine, de la biologie du cancer, de l imagerie médicale et de l innovation technologique. Tous ces domaines connaissent actuellement un formidable essor qui permet de développer de nouvelles approches en radiothérapie pour la rendre plus efficace et limiter ses effets secondaires. Les principales voies de recherche seront résumées lors de cette présentation. 7 décembre 2012 On the Use of Novalis TX and TrueBeam at University Hospital Bern: Medical Physics Potentials and Challenge Peter Manser, PhD Division of Medical Radiation Physics and Department of Radio-Oncology Inselpital University Hospital Bern, Switzerland The department of Radio-Oncology at University Hospital Bern provides services not only at the University Center but also at different satellite locations. In total, seven external beam radiotherapy systems are delivering photon or electron beams to the patients, either in Bern, Solothurn, Biel, or Thun. In 2008 the Novalis TX system was installed and with that high-precision dose distributions are delivered for regularly fractionated radiotherapy and stereotactic treatments. More recently, in 2010, the TrueBeam system was implemented and enables high dose rates using flattening filter free beams. In the presentation, these two systems will be described in more details and with a special focus on medical physics potentials and challenges. Furthermore, it will be shown that dedicated patient tracks have been set up in order to provide high quality radiation therapy for standard situations as well as for individual patient needs. This includes standards for treatment planning, image guidance, and treatment delivery. Using different systems, we experienced the need for IGRT for accurate and efficient patient setup. In addition, the need for online matching and adaptation of patient setup using a six degrees of freedom couch has been assessed and will be covered in the presentation. 12 octobre 2012 Les détecteurs Medipix Winnie Wong, PhD Département de Physique PH-ESE-ME CERN-Genève Les détecteurs Medipix sont une famille de détecteurs à pixels hybrides, développés au CERN pour l imagerie aux rayons X et pour la détection de particules chargées. Le capteur semiconducteur et l électronique de lecture sont segmentés en pixels de quelques dizaines de micromètres. Chaque pixel contient des circuits intégrés pour le traitement des signaux générés par les interactions des particules avec le capteur. L énergie déposée par la particule est mesurée et comparée à un seuil d énergie. Si l énergie déposée est supérieure au seuil, le pixel incrémente un compteur. Cela permet de supprimer le bruit électronique pour obtenir des images très précises. En outre, la puce Timepix a un mode de fonctionnement ToT («time over threshold» : temps sur le seuil) pour déterminer l énergie déposée dans un pixel par une particule. Un exemple d utilisation de Timepix est la combinaison d informations de la trace de la particule dans le capteur et de l énergie déposée qui permet l identification des particules dans un environnement de radiation varié. 29 juin 2012

6 Simulation de transport de particules en imagerie et en dosimétrie Jean Michel LETANG Maître de Conférence (HDR) de l'insa CREATIS, CNRS UMR 5220, INSERM U1044 Centre de lutte contre le cancer Léon Bérard, Lyon La simulation Monte Carlo est la technique de référence pour le transport de particules. De nombreuses implémentations existent, comme Geant4 et MCNPX parmi les plus connues. Les domaines d'applications sont très divers et touchent à la fois l'imagerie et la dosimétrie. Ils visent notamment (i) à concevoir de nouveaux systèmes d'imagerie, (ii) à mettre en place de nouveaux algorithmes de correction d'artefacts, ou encore (iii) à optimiser les protocoles d'imagerie en terme de dose et de résolution. Les temps de calcul des techniques Monte Carlo étant relativement importants, de nombreuses techniques de réduction de variance ont été apportées. Dans ce séminaire la technique d'estimateur de longueur de trace (TLE) appliquée à la dosimétrie en imagerie/radiothérapie X est présentée et étudiée au niveau de ses propriétés statistiques. Une technique de simulation hybride Monte Carlo / lancer de rayons est ensuite développée, avec une application à la réduction du rayonnement diffusé en imagerie CBCT. Le séminaire se termine par l'évocation de deux modes d'imagerie émergente associées à l'hadronthérapie : la tomographie proton et l'imagerie gamma-prompt. 4 mai 2012 Mise en place d un LIMS à l unité de génétique forensique Dr Vincent CASTELLA, MER Joëlle GERVAIX CHUV - Unité de génétique forensique, Lausanne L Unité de génétique forensique (UGF) traite actuellement près de 20'000 échantillons par an. La grande majorité de ces échantillons est transmise par les polices romandes dans le but d identifier des auteurs de délits. Décision a été prise en 2007 de développer un système de gestion informatique de laboratoire (LIMS), en collaboration avec la DSI du CHUV, dans le but de faciliter la gestion des analyses, des échantillons et de certaines tâches administratives. Actuellement, le système fonctionne très bien et l UGF ne pourrait plus s en passer. Cependant, seulement deux tiers des fonctionnalités prévues ont été développées. De plus, une partie de ce qui a été développé doit être entièrement revue. Nous vous présenterons notre LIMS, nos critères de choix, ces avantages et inconvénients, les problèmes techniques rencontrés et la façon dont a été implémenté le système (installation, formation, modification des procédures, acceptation par les utilisateurs). 24 février 2012 Développement de détecteurs à pixels hybrides XPAD pour l'imagerie anatomofonctionnelle TEP/CT et CT spectrale Prof. Christian MOREL, PhD Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), CNRS-IN2P3 et Aix-Marseille Université F Marseille, France Les détecteurs à pixels hybrides représentent une rupture technologique qui ouvre de nouvelles perspectives en tomodensitométrie par comptage de rayons X, non seulement pour améliorer la détectabilité de petites lésions à faibles contrastes dans les tissus mous et pour diminuer la dose d exposition, mais surtout pour développer une approche spectrale de la tomodensitométrie avec l objectif d en faire une modalité d imagerie intrinsèquement anatomique et fonctionnelle. Les caractéristiques et les performances des détecteurs à pixels hybrides XPAD3 développés par le Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM) seront présentées ainsi que leur exploitation conjointe avec le prototype de caméra à positons pour petits animaux ClearPET pour mettre en oeuvre une imagerie hybride TEP/CT simultanée et une imagerie au K-edge qui permettra d'observer in vivo sélectivement plusieurs agents de contraste différents. 20 janvier 2012 Small and composite field dosimetry : problems and solutions Dr Hugo Palmans National Physical Laboratory, Teddington TW11 0LW, United Kingdom Radiotherapy using high-energy x-ray beams has become increasingly complex and the use of a superposition of many small fields has become more common in stereotatic treatments and intensity modulated radiotherapy. It is important for the successful outcome of radiotherapy that accurate dosimetry methods are available for these treatment modalities.

7 The lack of clear recommendations on the dosimetry of such modalities has lead to a number of radiotherapy accidents in recent years. For traditional dosimetry in broad beams, codes of practice have been published with which reference dosimetry within uncertainties of 1.5% can be achieved. An IAEA working group was formed, endorsed by the AAPM and IPEM, with the aim of publishing an extension of these existing recommendations for the dosimetry of small and composite (complex) fields. A first step in this direction was the publication of a proposed formalism which defines new reference conditions that are more relevant to small and composite fields and which also addressed the issue that many modern treatment modalities are not able to create the broad beam reference conditions prescribed in the traditional broad beam dosimetry recommendations. This presentation will explain what the major problems of small and composite field dosimetry are including the definition of what is small field is, the definition of field size, why detector perturbations are a serious issue, why the energy dependent response of detectors causes trouble, why existing reference conditions are not adequate, etc. as well as what solutions have been proposed to overcome these problems and to provide recommendations in the form of a code of practice. An update will be given about the present status of the IAEA code of practice and about the collection of data required for this code of practice. 9 décembre 2011 Determination of the Ho-166m half-life : the ICP-MS part Niko Kivel Isotope and elemental analysis group, Nuclear energy and Safety, Paul Scherrer Institut, Villigen The precise and accurate determination of the Ho-166m half-life is the key to a new reference emitter for the ionization chamber at CHUV. In order to gain high precision and accuracy for the determination of the number of atoms of Ho- 166m a multicollector inductively coupled plasma mass spectrometry (MC-ICP-MS) was chosen. In the talk, the working principle of mass spectrometry in general and MC-ICP-MS in detail will be presented. The mode of quantification as well as the various correction schemes necessary to produce accurate data are explained. 11 novembre 2011 L imagerie virtuelle, un outil de prévention contre l'exposition aux UV solaires Dr David Vernez Chef du groupe «sciences de l exposition» à l Institut de santé au travail (IST), Lausanne Le rayonnement UV solaire est un agent carcinogène qui a la capacité à la fois d initier et de favoriser les cancers de la peau. On estime qu'à l'heure actuelle, les cancers cutanés sont à l'origine de 60'000 décès prématurés chaque année dans le monde. L'intensité de l'exposition, mais aussi ses modalités semblent jouer un rôle important dans l'occurrence des maladies associées aux UV. L importance de la localisation anatomique dans l étiologie des cancers cutanés est, par exemple, établie. L exploitation de cette variable reste limitée, partiellement en raison du manque d informations précises sur l exposition des différentes zones anatomiques lors d activités à risque. D'une façon générale, peu d'informations sont disponibles sur l'exposition individuelle (anatomique) aux UV. l IST a développé, en collaboration avec le Centre Universitaire d Informatique de l Université de Genève, un modèle numérique (SimUVEx) afin de mieux caractériser la distribution anatomique de l exposition aux UV solaires. Ce modèle fait appel à des techniques de calcul utilisées en imagerie virtuelle (rendu des textures 3D), à des données d'irradiance au sol (mesurées dans certaines stations météorologiques) et des informations individuelles (posture, orientation du corps, durée d'exposition). Les possibilités offertes par ce type d'outil, qui permet une analyse fine des modalités d'exposition jusqu'alors inaccessibles, sont nombreuses. Du point de vue de la prévention primaire, l'analyse des niveaux d'expositions prévisibles dans des situations variées peut permettre de mieux identifier les populations ou activités surexposantes et donc potentiellement à risque. Du point de vue de la recherche, les perspectives sont prometteuses. Ce type d'outil pourrait permettre, en croisant les données de simulation avec des données épidémiologiques (e.g registre des tumeurs), de mieux identifier et quantifier les déterminants de l'exposition aux UV. 17 juin 2011 Nanodosimetry : paving the way to dosimetry concepts based on track structure Dr Hans Rabus Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig, Germany In the field of dosimetry, conventionally used quantities like kerma and absorbed dose are conceptually defined as point quantities, while their realization relies on measurements that involve averaging over macroscopic volumes. In consequence, an elaborate system of auxiliary quantities (e.g. radiation weighting factors or relative biological

8 effectiveness) is needed to account for different radiation quality. The latter is determined by the microscopic particle track structure, where the stochastics of radiation interactions occurring within target sizes in the order of the diameter of the DNA double helix (i.e. a few nanometers in size) is crucial for the biological effectiveness. Nanodosimetry aims to establish a concept of radiation quality founded on measurable track structure properties of ionising radiation. Experimental and numerical techniques have been developed that characterise the particle track structure based on the formation of so-called ionisation clusters within a specified target volume comparable in mass per area to a short segment of the DNA. The probability distribution of the number of ionisations (ionisation cluster size) that is produced by a passing primary particle and its secondary electrons can be used to characterize the track structure associated with a particular radiation quality. The lecture will give an introduction into the fundamentals of nanodosimetry and highlight some examples of recent progress in experimental nanodosimetry and related track structure modeling approaches. As an outlook, the potential of nanodosimetry to provide novel dosimetry concepts with built-in biological weighting will be examined. 6 mai 2011 Challenges in the future of biomedical imaging : becoming a "biomarker" Prof. Piero A. Salvadori Head Radiotracer Manufacturing and Imaging Biomarker Development CNR Institute of Clinical Physiology - Pisa, Italy The Institute of Clinical Physiology (IFC) is a research body of the Italian National Council of Research (CNR). The CNR is the largest italian research public organisation, running projects in almost all disciplines, from basic and applied sciences to medicine, humanities and social sciences. IFC has a specific focus on bridging new technologies and methods from bench to patient's bedside, with special emphasis on cardiopulmonary diseases. IFC has been a driving force of nuclear medicine in Italy since 1954 and created the first italian "radiopharmacy" as early as 1972 and opened during 1985 the first italian centre for Positron Emission Tomography (PET) equipped with a cyclotron and radiochemistry facilities. Nowadays, the radiopharmaceutical chemistry group has two major lines of activity: a Radiotracer manufacturing program (the site is licensed according to GMP international rules) for the routine production of the PET diagnostic agent fluorodeoxyglucose (FDG), and a number of research projects within the Imaging Biomarker Development (IBD) program, focused on spontaneous (no-profit) and applied research, in cooperation with official bodies, such as Pharma companies, Research Foundations and EU programs. The research interests span from tracer projecting, development of radiochemistry and labelling technologies to in vivo experimental demonstration by using applied imaging (microct, micropet, PET) in selected small and large animal models (mice, rats, mini-pigs). Overall targets are the support to diagnosis, the development of new medicines and the understanding of biochemical processess underlying the disease. The IBD expertise pools researchers from different disciplines, such as physics, chemistry, pharmaceutical sciences, lile sciences and medicine. The present colloquium will report on the complex spectrum of problems encountered in developing an imaging biomarker, what can be considered an imaging biomarker, how such a process may impose specific technologies and methodologies. To this purpose, selected results from the latest research achievements by the group will be shown with particular focus on new applications in tracer chemistry -from vessel radiopharmaceutical chemistry to chip-chemistry and microfluidics-, and in vivo imaging (tissue regeneration and remodelling assessed by microct and micropet). 25 mars 2011 Dosimétrie personnalisée en radiothérapie moléculaire: de "comment" à "pourquoi" Dr Manuel Bardiès UMR 892 INSERM, Institut de Recherche Thérapeutique de l'université de Nantes 8 quai Moncousu, BP 70721, Nantes cedex 1, France L évolution rapide des outils (notamment informatiques) a conduit au développement d approches dosimétriques de plus en plus raffinées, tant dans le domaine de l estimation des activités fixées au sein du patient que pour ce qui concerne le calcul de la dose absorbée. On peut raisonnablement considérer que la dosimétrie personnalisée est réalisable, dans un contexte clinique. De fait, les études rapportées dans la littérature présentent un nombre croissant de corrélations entre la dose absorbée (ou un dérivé) et l effet observé. Toutefois et peut être parce que les "verrous méthodologiques" sont en voie d être dépassés le domaine de questionnement semble évoluer vers le positionnement de la dosimétrie dans la démarche thérapeutique globale : Quelle est la place de la dosimétrie en médecine nucléaire thérapeutique? Dosimétrie "règlementaire" imposée par la Loi? Dosimétrie pour la radioprotection des organes sensibles, ou dosimétrie tumorale? Dosimétrie en routine ou dosimétrie dans un contexte d optimisation en recherche clinique? Dans tous les cas, la question de l observable clinique ou biologique est centrale. Il est donc nécessaire, pour les physiciens médicaux, d aller au delà du "simple" calcul de dose absorbée (aussi compliqué qu il puisse être!) et de s'intéresser à l'effet (biologique ou clinique) des traitements délivrés en radiothérapie moléculaire. 25 février 2011 (remis à une date ultérieure)

9 Le nucléaire dans le paysage des risques contemporains Dr Alain KAUFMANN Sociologue des sciences et biologiste Directeur de l'interface Sciences-Société de l'université de Lausanne Ce colloque abordera ce que les sciences sociales ont pris l'habitude de décrire comme une transition de "la société du progrès" à la "société du risque". Les représentations sociales du risque sont largement tributaires de la manière dont les sciences et les techniques sont perçues par les acteurs sociaux sur la base de leur expérience quotidienne et des multiples crises et controverses qui ont marqué les dernières décennies dans les domaines de la santé et de l'environnement en particulier. La question du risque nucléaire ne peut être saisie aujourd'hui que dans un paysage élargi, qui comprend notamment les OGM, les rayonnements électromagnétiques, les nanotechnologies ou le changement climatique, qui interroge la place des experts et les relations entre sciences, techniques et démocratie 21 janvier 2011 Radiothérapie et chirurgie plastique Dr med. Paolo Erba Service de Chirurgie Plastique et Reconstructive CHUV Même si la chirurgie a toujours fait partie du traitement des tumeurs, son rôle a subi d énormes changements au cours des dernières années. Au début elle était mutilante, invalidante et sacrifiait d énormes quantités de tissu sain. Aujourd hui, grâce aux traitements adjuvants, les marges de résection chirurgicale se sont réduites et dans certains cas on arrive à traiter une tumeur sans même avoir recours à la chirurgie. La radiothérapie provoquait initialement des complications telles des indurations douloureuses de la peau et des tissus adipeux, une peau fragile, des ulcérations fréquentes ce qui pouvait nécessiter des interventions de chirurgie reconstructive. Un exemple est la radiodermite chronique du sein. Aujourd hui devenue rare, elle se présentait avec des nécroses, des ulcérations de la peau et éventuellement des ostéonécroses au niveau des côtes. Grâce aux traitements oncologiques modernes dont fait partie la radiothérapie, la vie de nos patients peut être considérablement prolongée. Ces patients représentent une nouvelle population hospitalière qui augmente progressivement et qui présente des problématiques très spécifiques auxquelles nous n étions pas habitués. Les problèmes commencent souvent lorsque le patient déjà irradié doit être opéré à nouveau. La guérison de la peau est difficile et nécessite souvent l intervention du chirurgien plasticien qui, pour résoudre le problème, doit amener du tissu sain et bien vascularisé dans les endroits critiques. De nouvelles techniques initialement utilisés en chirurgie esthétique deviennent de plus en plus actuelles pour le traitement des séquelles de radiothérapie. En particulier les injections de tissu graisseux et de plasma riche en plaquettes montrent de très bons résultats. En effet les tissus récupèrent leur souplesse naturelle et les plaies guérissent rapidement sans nécessiter de chirurgie majeure. L effet de ces traitements pourrait être attribué à la présence de cellules pluripotentes dans le tissu graisseux ainsi qu à des facteurs de croissance présents dans les plaquettes. Les problèmes que le chirurgien plasticien rencontre face aux traitements chirurgicaux des tissus irradiés ainsi que les techniques à notre disposition seront discutés. 3 décembre 2010 La production industrielle de médicaments radiopharmaceutiques chez CIS Bio Intrnational : contraintes et perspectives Didier Garonnat Pharmacien Responsable CIS bio international SAS Senior Vice-Président Affaires Réglementaires IBA Molecular CIS bio international, société issue du CEA (France), et aujourd hui intégrée dans le Groupe IBA (LLN, Belgique), a pour principales missions le développement, la fabrication et la commercialisation de médicaments radiopharmaceutiques SPECT (usine de Saclay, France) et PET (23 sites de production en Europe). Ces produits sont principalement utilisés pour l imagerie en oncologie, neurologie et cardiologie. La préparation des médicaments radiopharmaceutiques est soumise à la double contrainte de respect des réglementations applicables à l utilisation de radionucléides (radioprotection, sûreté nucléaire, transport) et celles s appliquant à la production industrielle des médicaments afin de garantir leur qualité, leur sécurité et leur efficacité (réglementations pharmaceutiques nationale, européenne et internationale, pharmacopées, autorisation de mise sur le marché, bonnes pratiques de fabrication). Le système d assurance de la qualité appliqué à la production des médicaments radiopharmaceutiques doit être particulièrement performant, car, du fait de la faible durée de validité de ces produits, ils sont le plus souvent libérés avant de disposer de l ensemble des résultats des tests de contrôle de la qualité. Les produits en cours de développement sont principalement des radiopharmaceutiques TEP : produits d usage établi (18F-choline pour la détection du cancer de la prostate) ou molécules propriétaires développées en partenariat avec d autres sociétés (124I-girentuximab pour le diagnostic du cancer du rein à cellules claires, 18F-ML10 pour l imagerie de l apoptose cellulaire).

10 15 octobre 2010 La radio-oncologie, plus de 110 ans après les premiers traitements Prof. René-Olivier Mirimanoff, Chef de service Radio-oncologie, CHUV, Lausanne Après la découverte des rayons X par Röntgen en 1895, le premier traitement par rayons a été déjà réalisé en Depuis lors, la radiothérapie (rebaptisée radio-oncologie dès Ies années 1980) a été l'objet de progrès constants, voire exponentiels depuis la fin du 20 ème siècle. Dans cet exposé, nous reverrons le rôle actuel de la radiothérapie en cancérologie, discuterons de quelques principes fondamentaux, et donnerons quelques perspectives au sujet de traitements futurs, notamment sous l'angle des progrès en oncologie et en radiobiologie. Actuellement, la radiothérapie joue un rôle majeur dans le traitement du cancer, puisqu'entre la moitié et les deux tiers des patients avec un cancer bénéficieront de cette modalité thérapeutique. En Suisse, plus de 20'000 personnes sont traitées chaque année par radiothérapie, et ce chiffre augmente de façon régulière. Ce type de traitement s'adresse à une majorité des différents types de cancers les plus fréquents, et sur 100 patients guéris, la moitié aura bénéficié de radiothérapie, le plus souvent en combinaison avec d'autres modalités (chirurgie, chimiothérapie). Au début du 20 ème siècle, la radiothérapie était essentiellement palliative, avec des méthodes d'identifications de la tumeur et d'applications d'irradiations rudimentaires. Cela étant, les énormes progrès de cette spécialité ont été possibles par une meilleure connaissance de la biologie tumorale, (actuellement au niveau moléculaire), par une meilleure connaissance du comportement des tumeurs, par une meilleure identification et localisation des tumeurs, par les énormes progrès en imagerie, par les améliorations spectaculaires dans la planification et la dosimétrie, par une application des traitements par des appareils de plus en plus précis et enfin par une évaluation de plus en plus rigoureuse des traitements par des études randomisées. Nous reverrons surtout les progrès effectués depuis le passage de techniques en deux dimensions en trois dimensions, avec la planification inverse, et plus récemment la radiothérapie par modulation d'intensité et la tomothérapie. Nous donnerons des exemples récents provenant du CHUV, en citant comme exemple l'expérience dans le cancer du canal anal. Enfin, nous aborderons certaines perspectives d'avenir, comme l'association des radiations ionisantes avec l'administration de molécules faisant partie des «thérapies ciblées», agissant sur des récepteurs cellulaires, des voies de signalisations intracellulaires, ou sur l'angiogenèse. 4 juin 2010 Non-Invasive Assessment of Coronary Artery Disease Progression Using Magnetic Resonance Imaging Prof. Matthias Stuber Director CIBM-CHUV Lausanne Cardiovascular disease is still the leading cause of death in industrialized nations. According to the AHA statistical update in 2010, more than 50% if these deaths are attributable to coronary heart disease in the United States. The current gold standard for the assessment of coronary artery disease is x-ray angiography. However, early atherosclerosis progression that precedes luminal narrowing cannot easily be identified with this test, and repeated studies aimed at guiding and monitoring therapy in a low risk population cannot ethically be justified due to invasiveness and x-ray exposure. For these reasons, a non-invasive, safe and repeatable means that provides information about both early atherosclerosis progression and luminal disease would not only significantly advance diagnosis but also therapy. In theory, magnetic resonance imaging (MRI) fits that profile perfectly since a high soft tissue contrast can be obtained without ionizing radiation and with relatively high spatial and temporal resolution. While significant technical challenges exist for imaging the small and constantly moving coronary arteries, advanced methods still permit the assessment of coronary endothelial dysfunction, the quantification of positive arterial remodeling of the coronary vessel wall, characterization of plaque components using targeted contrast agents, and the identification of proximal luminal coronary artery disease. Therefore, MRI does not only have the ability to characterize different stages of the atherosclerotic cascade, but it also offers novel biological insights in the local progression of coronary disease. 16 avril 2010 Spécialistes de la santé et sécurité au travail au CHUV : missions et perspectives Dr C. Lazor-Blanchet, Médecin cheffe Médecine du personnel - Unité Santé & Sécurité au Travail, CHUV, Lausanne Les différentes activités d'un service de médecine du personnel d'un grand hôpiral universitaire seront développés. Seront en particulier abordés : les consultations individuelles l'évaluation des risques professionnels l'évaluations et aménagements des postes et conditions de travail les actions de formations et de prévention

11 la gestion de la situation liée à la grippe AH1N1 en mars 2010 Nouvelles méthodes d'imagerie en ligne pour le contrôle de l'irradiation en hadronthérapie Dr Cédric Ray, Maître de conférences Université de Lyon, CNRS/IN2P3, UMR 5822, IPNL, F Villeurbanne, France En hadronthérapie, la grande précision balistique des ions combinée au traitement en mode actif (pencil beam scanning) ouvre la voie à des traitements extrêmement conformationnels. Cependant, toute erreur de positionnement du pic de Bragg peut conduire à un sous-dosage dans la zone tumorale et à un surdosage dans les tissus sains voisins. Il est donc essentiel de pouvoir contrôler à l'aide d'un système d'imagerie en ligne, si possible en temps réel, que le traitement est réalisé conformément à la prescription. Le rayonnement primaire étant absorbé dans le patient, il est nécessaire d'exploiter le rayonnement secondaire, dont la distribution spatiale à l'émission est étroitement corrélée à la distribution de dose. La seule modalité de contrôle actuellement disponible est la tomographie par émission de positrons (TEP), qui utilise l'émission des radio-isotopes produits dans le patient lors des processus de fragmentation nucléaire (sous l'impact des ions incidents). Cependant, l'image n'est obtenue qu'après la fin de la séance de traitement, et elle est dégradée par le washout dû aux processus métaboliques. Ces différentes problématiques seront présentées durant le colloque. 22 janvier 2010 LDR Brachytherapy of the Prostate Dr Wolf Seelentag, Head Physicist Klinik für Radio-Onkologie, Kantonsspital St. Gallen LDR Brachytherapy (permanent seed implantation) is an alternative to prostatectomy or external beam therapy for low and medium risk prostate cancer, usually as monotherapy. Especially for medium risk patients it is occasionally combined with external beam therapy. High risk patients do not fulfil the internationally agreed selection criteria, but may be treated with external beam therapy combined with HDR brachytherapy as boost modality. This presentation concentrates on the permanent implantation of I-125 seeds (the alternative nuclide, Pd-103, is not used in Switzerland), however. The first implant in Switzerland was performed in Since 2005 the procedure has to be paid by the health insurances, but all patients have to be reported to a centralized database, including follow-up to 3 years. Inclusion criteria, basic physics principles, the actual procedure and postoperative evaluation plus documentation are presented. 30 octobre 2009 Validation et développement de la plateforme de simulation Monte Carlo GATE pour la radiothérapie - utilisation des grilles informatiques pour la physique médicale Lydia Maigne, Maître de conférences Université Blaise Pascal, Laboratoire de physique corpusculaire, UMR CNRS 6533 Clermont-Ferrand, France Les nouvelles stratégies pour améliorer le traitement des cancers cherchent à accroître la précision de l irradiation pour mieux détruire les cellules cancéreuses tout en réduisant les effets secondaires liés au traitement. De manière à développer un outil de calcul précis, intégrant les dernières innovations techniques par imagerie fonctionnelle et radiothérapie des cancers, la plate-forme de simulation GATE est validée et développée depuis 2002 par un consortium de laboratoires internationaux ( Ainsi, depuis 7 ans, le Centre de Lutte Contre le Cancer Jean Perrin et l équipe PCSV du Laboratoire de Physique Corpusculaire de Clermont-Ferrand étudient l utilisation de cette plate-forme pour la dosimétrie et l accélération du calcul des traitements sur les grilles informatiques européenne et régionale. L objectif est d améliorer la qualité de la planification de certains traitements en radiothérapie et curiethérapie. La précision de la planification conditionne en effet la précision du traitement du cancer. Améliorer la précision de la planification est possible en utilisant des logiciels Monte-Carlo à la place des logiciels analytiques. Nous montrerons au cours de ce séminaire la validation de la plateforme GATE pour des dosimétries en milieu voxélisé utilisant notamment des électrons, nos résultats obtenus sont comparés au gold standard en radiothérapie : EGSnrc; nous participons également à la validation du logiciel de planification de traitement IsoGray de Dosisoft et de leur nouveau module Monte Carlo fondé sur le logiciel Penelope. Si les logiciels Monte-Carlo sont très consommateurs en temps de calcul, le recours à une grille informatique permet de pallier à cet accroissement. Le déploiement de la plateforme Monte Carlo GATE sur l infrastructure de grille EGEE a permis de mettre en évidence des facteurs d accélération de l ordre de 30 du temps de calcul par rapport à une utilisation sur un seul processeur. Ces travaux se sont déroulés en collaboration avec les deux principales infrastructures européennes, DEISA et EGEE ( De plus, la mise en œuvre d une plateforme web d accès à l infrastructure de grille informatique s effectue

12 depuis 3 ans dans l équipe PCSV. Cette plateforme permet à la fois une gestion des calculs sur grille ainsi qu une utilisation sécurisée et transparente des données médicales dans les simulations Monte Carlo. 30 septembre 2009 Radionuclide dosimetry and alpha-emitter therapy in cancer treatment: principles and examples from the radioimmunotherapy and dosimetry (RTD) lab at Johns Hopkins R.F. Hobbs MD Department of Radiology, Johns Hopkins University, Baltimore Dosimetry in radionuclide therapy plays an increasing role in patient care management. 3D-RD is a patient specific, Monte Carlo-based three-dimensional software package that incorporates radiobiological features such as the biological effective dose (BED) and the equivalent uniform dose (EUD). The BED in particular has been proven to correlate with toxicity response in normal organs. 3D-RD has been used successfully in a number of different applications, including : real time treatment planning for a pediatric thyroid cancer patient with extensive lung involvement; optimization of peptide receptor radionuclide therapy (PRRT) treatment planning based on MTD to the renal cortex; assessment of arterial wall toxicity in 131I-tositumomab therapy of non-hodgkin s lymphoma by combining GEANT4 modeling and SPECT/CT data; identification and quantification of regional hot spots in salivary gland uptake of 131I during thyroid cancer therapy for correlation with observed clinical toxicity. Alpha particles are gaining recognition as potential therapeutic agents in cancer treatment due to the great advantage in linear energy transfer they enjoy over electrons. The primary mouse model used in the RTD laboratory is a metastatic breast cancer model developed by injecting cancer cells into the left cardiac ventricle (LCV). Results and techniques from experiments currently underway using different isotopes and targeting agents include : 225Ac-Ab treatment of breast cancer lung metastases; 213Bi-liposome therapy of disseminated disease in breast cancer. 25 septembre 2009 L ETHIQUE ET LA RECHERCHE Lazare Benaroyo, Prof. ass. Faculté de biologie et médecine UNIL Interface Sciences Société Depuis le milieu du 20ème siècle, l'éthique occupe une place importante dans la recherche en médecine. Sa mission consiste essentiellement à faire respecter à travers des commissions, des conseils et des comités - les principes moraux qui gouvernent l'expérimentation sur l'être humain en vue de concilier les rapides progrès des biotechnologies et la protection des sujets de recherche. Lors de cet exposé, le Professeur Benaroyo souhaite présenter les principes cardinaux de l'éthique biomédicale, et clarifier les rôles respectifs des diverses instances chargées d'évaluer au plan éthique les protocoles de recherche. Il souhaite également apporter des précisions sur l'approche délibérative, qui constitue la principale méthode utilisée par ces diverses instances pour aborder les questionnements éthiques soulevés par la recherche. La présentation est conçue pour que les participants puissent faire part de leurs interrogations pratiques et aient l'occasion de soumettre leurs questions concrètes à la suite de l'exposé. 26 juin 2009 Le LHC, grand collisionneur de hadrons : conception, mise en route et redémarrage T.J. Wijnands, PhD, Group Leader CERN Coordination of LHC Experimental Areas TS-LEA, Radiation Tolerance and Monitoring Working Group Un bref sommaire de la conception et de la mise en route du LHC sera présenté, ainsi que son potentiel pour les découvertes dans le domaine de physique. Quelques données expérimentales, provenant des 9 premiers jours d opération, seront montrées. Le déroulement des événements de l incident parvenu dans le secteur 3-4 sera expliqué. Finalement, la planification pour le redémarrage de l accélérateur en septembre 2009 sera annoncée. Le matériel présenté est accessible pour des non-experts dans le domaine. 12 juin 2009 RADIOIMMUNOTHERAPIE DU LYMPHOME Franz Buchegger, MD, PD Service de Médecine Nucléaire, CHUV et HUG

13 La radioimmunothérapie (RIT) est efficace dans le traitement du lymphome de bas grade de malignité (lymphome folliculaire). Elle est malheureusement sousexploitée pour des raisons mal identifiées alors qu elle est très prometteuse en traitement combiné et semblerait pouvoir donner un espoir de guérison pour une maladie dite «incurable». Après une brève revue oncologique de la maladie et du traitement (l essentiel d une revue récente du Dr Nicolas Ketterer, PD, Centre Coordonné d Oncologie (CCO), CHUV, sera présenté), nous allons discuter les approches dosimétriques de la RIT avec 90Y-Zevalin et 131I-Tositumomab. La dosimétrie comme pratiquée cliniquement dans ces 2 cas sera brièvement revue et mise dans le contexte (difficile) de prédire, en ce qui concerne la RIT non-myéloablative, la toxicité médullaire pour le patient individuel. Nous allons ensuite revoir les résultats de la RIT clinique dans un esprit de recherche d une efficacité à long terme optimisée telle que formulée avec le Prof. Oliver W. Press, Seattle, dans une revue récente. 8 mai 2009 From conception to experiment: Dynamic and steady-state, in vivo PET imaging of glucose metabolism in small rodents at the CIBM Carole Poitry-Yamate Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Centre d Imagerie Biomédicale (CIBM) Institute of Physics of Biological Systems The CIBM is a unique research facility in Europe for advancing our understanding of biomedical processes in health and disease. The housing of a 7-Tesla human magnet, 9.4 and 14.1-Tesla animal magnets, and more recently, a small animal PET imaging facility, has enabled us to develop and perform well-targeted experiments around one research theme. Functional magnetic resonance imaging (fmri), magnetic resonance spectroscopy (MRS) and PET form a highly complementary set of imaging core technologies for studying brain energy metabolism. Before showing you the use of these imaging technologies in parallel and how each may cross-validate and/or complement the other, I will provide a virtual tour of the PET facility from its conception architecturally to the quantification of 18FDG uptake in mice and rats. Attention will be given to the underlying radioprotective measures taken, which I believe predict the successful outcome of an experiment. 6 mars 2009 HOW DO BIOGEOCHEMICAL CONDITIONS AFFECT THE PRODUCTS OF U(VI) REDUCTION BY BACTERIA? Prof. Rizlan BERNIER-LATMANI Laboratoire de microbiologie environnementale, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Biological U(VI) reduction to U(IV) has been touted as a bioremediation strategy to address U(VI) contamination at U.S. DOE sites. A desirable product of this reduction is nanoscale biogenic UO 2 whose structure has been recently characterized. In this work, we consider the effect of varying biological conditions -metal-reducing vs. sulfate-reducing bacteria- or geochemical conditions such as the solution composition on the product of this biological process. We used X-ray absorption spectroscopy, synchrotron based powder diffraction and high-resolution transmission electron microscopy to characterize the various products. They were found to vary from stoichiometric UO 2 to cation-doped UO 2 to sorbed U(IV). In addition, flow-through experiments yielded dissolution rates that were found to be dependent upon the U(IV) species. The implications for these results is that the structure and reactivity of U(IV) produced in the subsurface by bioremediation efforts may vary as a function of biogeochemical conditions. 23 février 2009 PERCEPTUAL ERRORS AND MEDICAL IMAGES Prof. Miguel P. ECKSTEIN, PhD Vision & Image Understanding, Department of Psychology & Institute for Collaborative Biotechnology University of California, Santa Barbara, USA Even though computer vision and image analysis has greatly advanced in the last decades, many life-critical decisions using imaging still rely on a human being to visually scrutinize the image and make a decision. Yet, human performance in complex perceptual tasks is not free of errors. Decision errors can originate from a variety of sources ranging from effects of image noise, search mistakes and image misinterpretation. In addition, performance in visual tasks can vary dramatically across human observers due to training, task aptitude, and visual strategy. This talk will focus on diagnostic decisions with medical images. Dr Eckstein will describe efforts in trying to understand the visual/cognitive strategies humans use to search for disease on medical images and how the acquired knowledge, in conjunction with engineering tools, can be used to develop methods to improve the acquisition, processing and display of medical images.

14 23 janvier 2009 LA QUALITÉ DES SOINS EN MÉDECINE: Y A-T-IL UN PROBLÈME? Prof. John Paul VADER Institut universitaire de Médecine Sociale Préventive (IUMSP), Lausanne Qu entendons-nous par qualité des soins en médecine? Qui peut en juger? Avec quels critères? L exposé passera en revue un bref historique des efforts pour améliorer la qualité des soins, présentera différentes approches pour la définir et la mesurer, et évoquera quelques exemples démontrant que la qualité en médecine, même si elle a, chez nous une position enviable, a aussi un potentiel d amélioration important. 5 décembre 2008 SECONDARY CANCERS AFTER RADIOTHERAPY : MODELING AND IMPACT OF MODERN RADIOTHERAPY TECHNIQUES PD Dr Uwe SCHNEIDER, Head physicist Triemlispital, Zürich In developed countries more than half of all cancer patients receive radiotherapy at some stage in the management of their disease. However, a radiation induced secondary malignancy can be the price of success if the primary cancer is cured or at least controlled. With the application of new radiation treatment modalities such as intensity modulated radiotherapy (IMRT) or proton radiotherapy increased cancer cure rates are expected. However, with the application of these treatment techniques also a larger number of secondary cancers is expected. The reason for this increased secondary malignancy incidence is the substantial increase in beam-on time of IMRT techniques to deliver the same target dose compared to conventional treatment techniques. In addition, during proton radiotherapy neutrons are created and could also have an impact on secondary cancer incidence. In this talk an overview is given over the modeling techniques of secondary cancer development after radiation therapy. Different models are presented and the organ equivalent dose concept is explained. Several examples are presented to estimate cancer risk after conventional radiotherapy, IMRT and proton therapy. 18 avril 2008 RISQUE RADIOLOGIQUE Prise en charge médicale des victimes d accidents radiologiques Prof. Pierre LAROCHE Directeur adjoint du Service de Protection Radiologique des Armées Clamart Professeur agrégé du Val de Grâce- Paris L'incidence d accidents d exposition récents aux rayonnements ionisants et l éventualité d'un événement terroriste à caractère radiologique ou nucléaire ont provoqué une importante réflexion dans le milieu médical. Il est indispensable d'imaginer la meilleure prise en charge possible des victimes radiocontaminées et la mise en place de moyens de protection contre les rayonnements pour les premières équipes médicales d intervention. Les victimes peuvent présenter deux tableaux différents : la contamination, interne par inhalation de poussière radioactive ou externe par brûlure radiologique des émetteur bêta, et l irradiation globale ou localisée. Dans tous les cas la prise en charge de l urgence médicochirurgicale est prioritaire et les victimes, lors du triage initial, sont catégorisées selon la nature et la gravité de leurs blessures en urgences absolues ou relatives. En cas de contamination, et sans interférer avec le traitement médical immédiat, les victimes doivent être déshabillées rapidement : 90% à 95% de la contamination peuvent ainsi être éliminés. Le traitement de la contamination est d autant plus efficace qu il est administré précocement. La prise en charge de l irradiation nécessite une approche multidisciplinaire dans laquelle les services d hématologie, des brûlés et de chirurgie plastique seront particulièrement sollicités. 15 février 2008 WHO GLOBAL INITIATIVE FOR RADIATION SAFETY IN HEALTH CARE SETTINGS Ferid SHANNOUN, PhD Radiation and Environment, Public Health and Environment Health Security and Environment, WHO Headquarter Geneva Advances in medical radiation technology have represented significant gains in the diagnosis and treatment. This important benefit for patients makes the medical uses of ionizing radiation the largest source of man-made radiation

15 exposure to the population. It is expected that the use of these technologies will keep rising and more efforts will be necessary in order to improve radiation safety in medicine. Although the individual risk from the radiation dose associated with medical exposures is quite small, it has become a public health concern because of the widespread use of radiation in health care settings. The International Basic Safety Standards (BSS) for Protection against Ionizing Radiation and for the Safety of Radiation Sources represent the international benchmark for radiation safety requirements. However, they are not influencing enough the medical practice in health care facilities. WHO is proposing to develop a Global Initiative on Radiation Safety in Health Care Settings. This initiative aims to support Member States in the implementation of the international BSS towards a safer use of ionizing radiation in medicine. Actions will be focused on public health aspects related to the use of radiation in health care settings. These include diagnostic radiology, image guided interventions, diagnostic & therapeutic nuclear medicine procedures and radiotherapy. Special consideration will be paid to critical sub-populations (e.g. children and pregnant women), to higher dose procedures and to frequently used techniques. Dr Shannoun has joined the WHO Radiation Unit recently and his work is focused on radiation protection in medicine. The new Initiative will be presented and discussed. 25 janvier 2008 INTRODUCTION À L' "EVIDENCE-BASED MEDICINE" Prof. Jacques CORNUZ, Directeur adjoint Policlinique médicale universitaire, Lausanne L'objectif principal de ce colloque est d'introduire le contexte général du développement d'evidence-based medicine (EBM), en particulier son origine depuis l'épidémiologie clinique et la prévention clinique, sa complémentarité par rapport à l'expertise du professionnel, ainsi que ses limites (absence d'études randomisées ou d'études cliniques de qualité pour plusieurs attitudes cliniques) et ses forces (bénéfice potentiel des guidelines basés sur les preuves de la littérature et propositions de niveaux de recommandation). Quelques paramètres utiles seront présentés: risque relatif, «odds ratio», «number needed to treat» 14 décembre 2007 LES NOUVEAUX EQUIPEMENTS DE MESURE NRBC DE L'ARMEE SUISSE ET LEUR INTEGRATION A L'OIR Stéphane MAILLARD, Remplaçant Chef Engagement Département fédéral de la défense de la protection de la population et des sports, DDPS - Armée suisse État-major de conduite de l'armée - Centre de compétences NBC, ABC Zentrum, 3700 Spiez Les changements géopolitiques de ces deux dernières décennies ont entraîné en Suisse, comme dans d'autres pays, d'importantes réformes des forces armées. Ces réformes intègrent notamment la réduction de la menace militaire prévalant pendant la guerre froide ainsi que l'émergence de nouveaux risques et dangers. Dans le cas spécifique de la défense nucléaire, biologique et chimique, ces réformes se caractérisent non seulement par une amélioration des technologies mais surtout par un étoffement des capacités d'action. La défense NBC a engagé un programme de longue haleine visant à faire évoluer le service de protection AC passif vers une nouvelle défense NBC dynamique. L'objectif de cette présentation est de décrire les nouvelles capacités de la défense NBC de l'armée et en particulier les capacités dédiées aux événements de nature nucléaire ou radiologique. Il y est notamment question des moyens de mesure de terrain, des équipements d'analyse et d'exploration embarqués ainsi que des équipements d'analyse approfondie de laboratoire. Les applications abordées s'étendent des mesures ponctuelles du débit de dose jusqu'à l'analyse spectrométrique des radiations ambiantes depuis un véhicule en mouvement. Pour compléter cette description, il est nécessaire d'aborder également les aspects organisationnels et personnels de la défense NBC. Cette présentation aborde donc brièvement les impératifs de l'organisation de l'armée - notamment le rajeunissement général des soldats, sous-officiers et officiers - et les conséquences sur la conception de la défense NBC ainsi que sur le recrutement et l'instruction de ces soldats, sous-officiers et officiers. Finalement, l'engagement de ces moyens militaires dans le cadre de l'organisation d'intervention en cas d'augmentation de la radioactivité (OIR) sera présenté. 2 novembre 2007 EVOLUTION DE LA DOSIMETRIE EN RADIOTHERAPIE INTERNE ET INTEGRATION DES MODELES RADIOBIOLOQIQUES Sébastien BAECHLER IRA and post-doctoral fellow in the Radionuclide Therapy and Dosimetry Research Lab Division of Nuclear Medicine in the Russell H. Morgan Department of Radiology and Radiological Science at The Johns Hopkins University, School of Medicine, Baltimore, USA

16 La dosimétrie en radiothérapie interne a gagné de l intérêt ces dernières années avec le développement et l utilisation de nouveaux radiopharmaceutiques à visée thérapeutique. Contrairement aux applications diagnostiques où une estimation grossière de la dose s avère suffisante, la thérapie impose une dosimétrie précise adaptée à chaque patient. Le formalisme standard du MIRD, qui consiste à calculer la dose absorbée moyenne au niveau des organes d un fantôme mathématique anthropomorphe, ne permet pas toujours de rendre compte de l anatomie et de la biodistribution spécifiques au patient. Les récentes techniques de dosimétrie associant les méthodes de Monte Carlo aux nouvelles modalités d imagerie 3D, principalement le SPECT/CT et le PET/CT, permettent alors une meilleure évaluation de la dose absorbée. A l image de la dosimétrie en radiothérapie externe, les distributions de doses absorbées à l intérieur des organes ou des volumes tumoraux sont déterminées à partir des données individuelles. La précision de ces méthodes est essentiellement limitée par les problèmes liés à l imagerie quantitative en médecine nucléaire. La dosimétrie en radiothérapie interne a pour objectif principal de prédire la réponse clinique à un traitement (efficacité et toxicité). Cependant, la plupart des études menées à ce jour ne démontrent pas de corrélation entre la dose absorbée et l effet. L imprécision liée à l estimation de la dose absorbée n est sans doute que l un des nombreux facteurs susceptibles d influencer la réponse, tels que le débit de dose, la radiosensibilité, la réparation ou/et la repopulation ces cellules. Il est alors intéressant de développer des méthodes de dosimétrie combinant les aspects physiques et biologiques à l aide de modèles radiobiologiques. L objectif de cette présentation est de décrire les différentes approches conduisant à une implémentation clinique de la dosimétrie en radiothérapie interne. En particulier, un protocole spécifique de dosimétrie pour étudier la relation dose-effet lors du traitement au Zévalin sera présenté. Finalement, une méthode de dosimétrie incorporant le modèle linéaire-quadratique sera proposée. 21 septembre 2007 RADIONUCLIDE STANDARDS FOR NUCLEAR MEDICINE : TOOLS FOR SAFE AND EFFECTIVE PATIENT CARE Brian E. ZIMMERMAN Ph.D. Project Leader Nuclear Medicine Standards Research Chemist, Radioactivity Group National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg,USA The number of nuclear medicine procedures being performed around the world continues to rise, due in part to the expanding number of applications for both diagnosing and treating diseases. The safety and effectiveness of these procedures are highly dependent on the accuracy of the radioactivity measurements made in the clinic, whether they are of the amount of contained activity in the radiopharmaceutical being injected or of the measured distribution of the radiopharmaceutical in the body. The Nuclear Medicine Standards Program in the Radioactivity Group at the National Institute of Standards and Technology (NIST) provides the standards and calibrations that help ensure the accuracy and consistency of radioactivity measurements in nearly all areas of nuclear medicine practice. This talk will present an overview of the activities of the Program, including plans for a major initiative in the development of standards for Positron Emission Tomography (PET) and Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT), key tools in medical imaging. 29 juin 2007 L. MAKOVICKA, R. GSCHWIND et E. MARTIN Institut Femto-St, Dpt CREST, Pôle Universitaire des Portes du Jura,, F Montbéliard EVALUATION DOSIMETRIQUE DES IMPLANTS METALLIQUES ET DU MOUVEMENT RESPIRATOIRE LORS D'UN TRAITEMENT RADIOTHERAPEUTIQUE Le thème fédérateur des études présentées porte sur l'optimisation de la planification d'un traitement en radiothérapie. En effet, la caractéristique de cette technique est d'obtenir des distributions complexes de la répartition spatiale de la dose afin de cibler au mieux le volume tumoral à traiter tout en protégeant les organes à risque. La première étude, en collaboration avec le Centre Hospitalier de Belfort-Montbéliard, a eu pour objectif de quantifier par simulation Monte Carlo les modifications de dose engendrées par la présence d'une prothèse de hanche, hétérogénéité de forte densité, lors d'une irradiation du pelvis dans un traitement radiothérapeutique conformationnel. Les paramètres tels que la géométrie de la prothèse, sa composition et ses revêtements ont été analysés. La seconde étude, en collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire Jean Minjoz de Besançon, concerne une évaluation des doses délivrées aux organes en mouvement. En effet, lors du traitement les mouvements physiologiques du patient (respiratoire, cardiaque ) entraînent des déformations au niveau des organes thoraciques. Ces mouvements sont pris en compte sous forme de marges souvent empiriques ajoutées au volume cible. Pour diminuer ces marges, des traitements en asservissement respiratoire sont appliqués. Ce travail concerne plus particulièrement le traitement du cancer de l'oesophage et est divisé en trois axes : le premier est une étude clinique préliminaire des déformations de l'oesophage suivant le niveau respiratoire, le second concerne le développement d'une plateforme motorisée simulant le mouvement respiratoire en 2D et permettant une quantification de l'incertitude dosimétrique liée au mouvement de n'importe quel organe thoracique, le troisième porte sur la simulation des conditions de traitement par un code Monte Carlo pour obtenir des résultats de référence dosimétrique.

17 ELABORATION D'UN CODE DE CALCUL DOSIMETRIQUE BASE SUR LES RESEAUX DE NEURONES ARTIFICIELS Pour déterminer la répartition des doses en routine thérapeutique, on est en règle générale confronté à la recherche du compromis entre la précision et la rapidité d'obtention de cette information. Les techniques basées sur les méthodes analytiques, sur des bases de données préalablement établies ont le mérite d'être rapides, mais peu souples. Leur précision n'est assurée que dans les cas directement prévus. Dans cette optique, l'utilisation des méthodes telles que celles de Monte-Carlo apportent souplesse et précision. Cependant, malgré tous les efforts fournis aussi bien sur le plan de l'optimisation des méthodes que sur le plan de l'évolution informatique (vitesse des machines), elles se heurtent au problème du temps de calcul. C'est la raison pour laquelle, le code de calcul NEURAD2, basé sur les RNA (réseaux de neurones artificiels) et des données de base calculées par un code Monte Carlo est en cours de développement par l'équipe Interaction Rayonnement Matière du département CREST/Institut Femto-St et l'équipe AND du Laboratoire d'informatique de Franche-Comté. Ce projet vise à développer un système de planification associant la précision des calculs Monte Carlo à la rapidité d'exécution des RNA. Les résultats de NEURAD2 obtenus à la fois en milieu homogène et hétérogène seront présentés. 20 avril 2007 ARSENIC DANS L ENVIRONNEMENT : UN ELEMENT NATUREL DANGEREUX A COMPORTEMENT SURPRENANT Prof. Hans-Rudolf PFEIFER IMG - Centre d Analyse Minérale, Faculté des Géosciences et de l Environnement, Université de Lausanne Arsenic has been known for its toxic properties since antiquity. Much like other toxic elements, the industrial activities of the last two centuries, such as mining, smelting and glass manufacturing and its use as medical drug for humans, pesticide, wood preservative and a growth promoter for animals, is at the origin of a widespread distribution of arsenic in different environmental compartments, especially in soils and water. In 1985, the anthropogenic input of arsenic to the atmosphere was estimated to be approximately t As/year, which corresponds to more than half of the quantities input from natural sources (mainly by volcanoes and forest fires: t As/year). Between 1970 and 1990, considerable efforts were undertaken worldwide, to reduce anthropogenic input and local contamination by As, especially to prevent the build-up of high As levels in soils. But little attention was paid to natural background levels in rocks, soils and waters, that result primarily from weathering of As-bearing rocks and leakage of As-rich thermal waters to shallow aquifers. Hence, the natural input of As and its importance as a worldwide health threat was largely underestimated. While the toxic effects of elevated concentrations of arsenic were well known (0.1 g of arsenic trioxide may be lethal to humans), long term exposure to medium and low concentrations and cumulative effects had been underestimated. A few local studies, where people had been exposed to exceptionally high levels (e.g. in Taiwan in the 1960es) showed that concentrations of 500 mg/l in drinking water resulted in skin cancer and other forms of skin lesions. WHO (1999) estimates that a daily intake of water containing 20 g/l As for 70 years will increase the number of skin or other type of cancer by 5 %. For these reasons, most countries have recently reduced the maximum allowable level in drinking water from 50 g/l to 10 g/l, which is the recommended value of WHO (1999). This new threshold value and more data about arsenic-related diseases in West Bengal/India and Bangladesh led authorities of many countries to control systematically their drinking water supplies. The result of this campaign is that in many countries of the world, including the United States and part of Europe, there are numerous areas where the natural background of arsenic in water is higher than 10 g/l and that thousands of local water plants, supplying millions of people, will need appropriate systems to remove arsenic from the water or to find alternative, As-free waters. A good understanding of the behavior of natural arsenic, including As release or retention in natural materials, is essential for solving this problem. This talk will concentrate on the properties and the often surprising, unpredictable behavior of natural arsenic and illustrate it with examples from Asia, Romania and Switzerland. 23 mars 2007 IGRT PAR TOMODENSITOMETRIE A FAISCEAU CONIQUE : NOUVEAU PARADIGME DE REPOSITIONNEMENT EN RADIOTHERAPIE PD Dr Jean-François GERMOND, Physicien médical SSRPM Service de Radiothérapie, Hôpital neuchâtelois, La Chaux-de-Fonds Les systèmes de radiothérapie guidée par l image (IGRT) tels que ceux utilisant la technique de tomodensitométrie par faisceau conique (CBCT) ont atteint aujourd hui un degré de maturité suffisant pour une utilisation clinique journalière. Leurs capacités à fournir des images radiologiques tridimensionnelles du patient juste avant le début de son traitement ont permis de passer du paradigme traditionnel de repositionnement 2D (comparaison des images portales avec les DRR) à un paradigme 3D (recalage des images volumétriques sur celles du scanner de centrage). Le paradigme de l IGRT apporte bien des avantages : d abord il permet de repositionner le patient plus facilement et rapidement qu auparavant, et avec une précision et fiabilité uniques dans les 6 dimensions associées aux translations et rotations. Ensuite il offre une visualisation des tissus mous pouvant être utilisée pour qualifier et quantifier précisément les déplacements des volumes cibles et des organes adjacents, pour mesurer l évolution temporelle du volume cible (GTV) ainsi que pour mieux faire coïncider le plan de traitement avec la situation de simulation (radiothérapie adaptative). Notre

18 présentation décrira les aspects radiophysiques du cycle de vie de l IGRT tel qu il est pratiqué depuis plus d une année à l Hôpital neuchâtelois de La Chaux-de- Fonds. Elle abordera l impact possible de l IGRT en termes de simplification du workflow de la radiothérapie, la possibilité d adaptation du plan de traitement aux variations inter- et intra- fractions de la morphologie du patient ainsi que quelques exemples de bénéfices cliniques observés. 8 décembre 2006 HELICAL TOMOTHERAPY: IMPROVEMENTS IN TREATMENT PLANNING EFFICIENCY USING AN INDEPENDENT TOTAL TREATMENT TIME CALCULATION Grigor N. GRIGOROV, Medical Physics Department, GRRCC, 835 King Street West, Kitchener, ON, Canada Helical Tomotherapy (HT) is a novel method for delivering intensity modulated radiation therapy (IMRT) in a fashion similar to helical CT scanning. For HT, the combinations of smaller treatment pitch and smaller beam width can lead to a significant improvement in dose conformity. However, such combinations increase the number of activated beam projections (NAP), which consequently increases the total treatment time (TTT) per fraction. The quality of the treatment is related to the TTT, due to the effect of the motion of the internal organ and/or patient during the irradiation. Currently the calculation of the TTT is possible after the optimization of the dose distribution. In the case that the TTT is too long, the plan has to be re-optimized although the dose distribution corresponds to the prescriptions. This makes the time for the plan optimization longer. The purpose of this study is to establish a method for determining the TTT independent of the planning system. For every patient, two specific geometrically normalized parameters were developed: (1) a new parameter, named GVS (Gy-Volume-Seconds), which describes the time in seconds that each collimator leaf in sight of a target would need to be constantly open to irradiate uniformly a target volume of 1 cm3 with a dose of 1 Gy, and (2) a parameter, LN (Normalized Length), which represents the number of activated projections per 1 cm length of the planning target volume (PTV). The study is based on HT planning of ten randomly selected CT scans of prostate cancer patients. A prescribed dose of 82 Gy for a 3D uniform margin from 2 to 10 mm around the PTV, beam widths of 11, 25 and 50 mm and treatment pitch from 0.1 to 1 were used for the planning. The contouring and dose volume prescriptions were adapted from the RTOG Protocol For the prostate HT planning, a template of objective and constraints was used for each plan. The plan optimization was carried out by the treatment planning system (TomoTherapy Inc, Madison, Wisconsin). 17 novembre 2006 MULTIDISCIPLINARY FUNCTIONAL AND METABOLIC IMAGING. EMERGING PERSPECTIVES AT THE ARC LEMANIQUE Prof. Rolf GRUETTER Laboratory for functional and metabolic imaging, Institute for Complex Matter Physics (IPMC), Centre d imagerie biomedicale (CIBM), Department of Radiology, CHUV/UNIL Department of Radiology HUG/UNIGE In this presentation an overview of past activities will be given, placing them in the context of potential collaborations and synergies with radiotracer methods and other modalities. The focus will be on specific research questions in the brain related to functional and metabolic imaging. A part of the presentation will be devoted to introduce the five-institutional Centre d'imagerie biomedicale (CIBM), its vision, mission and goal and specific implementation and mode of operation. 12 juillet 2006 WHO RADIATION PROGRAM AND CT PROJECT Shunichi YAMASHITA, M.D. Department of Public Health and Environment Sustainable Development and Healthy Environment WHO Headquarter WHO has a mandate and responsibility to minimize health consequences while maintaining the benefits. WHO can also raise awareness of issues and concerns for health directly to national health authorities in Member States. First, the structure and scope of the WHO radiation program will be introduced and then recent project will be discussed on a rapid rise in medical diagnostic technologies using ionizing radiation because medical x-rays are now the major man-made contributor to ionizing radiation exposure to people in most countries of the world. WHO is concerned about this rise, especially from new and highly beneficial technologies such as CT, that produces high radiation doses. It is not the aim of this project to impede the use of CT where there is a clear medical justification. Rather to ensure that the medical benefits are maximized and inappropriate applications are minimized. In order (1) to reduce patient ionizing radiation exposure from inappropriate use of CT, and (2) to develop WHO guidance to clinicians and health authorities on the appropriate use of CT and (3) to raise awareness of the problem to medical

19 profession and their societies, referring doctors and other medical professionals, a new WHO CT project will be discussed. Dr Shunichi Yamashita is Team Leader of Radiation Program at the WHO Headquarter and Professor of Atomic Bomb Disease Institute, Nagasaki University. 30 juin 2006 RADIOTHERAPIE ET MOUVEMENTS DES ORGANES Alain NOEL, PhD Centre Alexis Vautrin, Unité de Radiophysique médicale, CRAN UMR 7039 CNRS-INPL-UHP Vandoeuvre-les-Nancy La radiothérapie cherche à bénéficier des avancées technologiques de l'imagerie pour améliorer la précision des traitements réalisés qui sont maintenant basés sur la visualisation du volume tumoral repéré en temps réel et non plus comme par le passé en se fiant à sa position relative à des repères anatomiques. Aujourd'hui les accélérateurs modernes permettent de réaliser la RTC-3D et la RCMI. Les moyens de simulation, imagerie 3D et TPS sont disponibles. Par contre, les ressources humaines exigées sont plus importantes. Il existe des contraintes supplémentaires pour les médecins qui doivent parfaitement connaître ce qu'implique la RCMI en terme de temps à consacrer à la délinéation des volumes et à l'évaluation des plans de traitement. La mise en œuvre de la RCMI nécessite l'augmentation des ressources de l'unité de radiophysique médicale en terme de physiciens et dosimétristes car le temps nécessaire à la réalisation d'un dossier RCMI est beaucoup plus important que dans le cas de la RTC-3D. Enfin, il faut que le nombre de patients éligibles pour une RCMI soit suffisant pour amortir les investissements matériels et humains exigés. Grâce à la RTC-3D et plus encore à la RCMI il est possible d'envisager d'améliorer l'efficacité de la radiothérapie par une escalade de dose délivrée à la tumeur accompagnée d'une diminution de l'irradiation des tissus sains adjacents. Toutefois, cela nécessite d'intégrer le mouvement des organes inter et intra-séance. L'immobilisation et le positionnement du patient doivent être parfaitement maîtrisés préalablement à la mise en place de ces techniques. La radiothérapie guidée, basée sur la localisation du volume cible par les systèmes d'imagerie permet d'envisager de compenser les mouvements des organes en cours d'irradiation. Toutefois, cela nécessite de mettre en œuvre d'importantes ressources techniques surtout pour les déplacements intra-séance où nous pourrons alors parler de radiothérapie-4d. Les systèmes de calcul de distribution de dose 3D devront alors évoluer pour intégrer cette 4ème dimension. La RCMI permet, par définition, de délivrer des faisceaux dont l'intensité est modulée. Demain, une fois le mouvement des organes étudiés, compris et maîtrisés, nous pourrons réaliser une escalade sélective de dose au sein du volume cible basée sur l'imagerie fonctionnelle telle que la TEP ou la spectrométrie IRM. Réalité probable puisque cette technique commence à être employée dans le cas de la curiethérapie par grain I-125 dans le cas du cancer de la prostate. 24 mars 2006 STRUCTURAL MATERIALS FOR THERMONUCLEAR FUSION REACTORS Dr Nadine BALUC Fusion Technology-Materials, CRPP-EPFL, Association EURATOM - Confederation Suisse 5232 Villigen PSI, Switzerland In the future thermonuclear fusion reactors the plasma facing (first wall, divertor) and breeding-blanket components will be exposed to plasma particles and electromagnetic radiation and will suffer from irradiation by 14 MeV neutrons. From the technological point of view, the temperature window of operation of fusion reactors, and then their efficiency, will be mainly limited by the resistance to irradiation of the structural materials. The residual radioactivity of a large amount of exposed material is also a concern and will govern the handling methods, dictate the storage periods and the overall waste management and recycling scenarios. Then, candidate structural materials for plasma facing and breeding-blanket components have a chemical composition that is based on low activation elements (Fe, Cr, V, Ti, W, Si, C, ev. Ta). They include reduced activation ferritic/martensitic (RAFM) steels, oxide dispersion strengthened RAFM and RAF steels, vanadium-based alloys, tungsten-based materials, and fibre reinforced SiC/SiC ceramic composites. Each alternative alloy class exhibits specific problems arising from radiation damage. For the time being, the most promising materials are the RAFM steels for which the greatest technology maturity has been achieved, i.e. qualified fabrication routes, welding technology and a general industrial experience are already available. 17 février 2006

20 ENREGISTREMENT ET RECHERCHE ÉPIDÉMIOLOGIQUES SUR LE CANCER DANS LE CANTON DE VAUD : BILAN DE 30 ANS D'ACTIVITÉ ET PERSPECTIVES Prof. Fabio LEVI, Professeur ordinaire Chef d'unité Directeur du Registre vaudois des tumeurs (RVT) Institut universitaire de médecine sociale et préventive (IUMSP) Lausanne Les besoins croissants en données statistiques de l'épidémiologie du cancer ont conduit à la création de structures ad hoc - les registres du cancer - dont le premier objectif est de mesurer la fréquence d'apparition de la maladie dans la population. Les registres existant actuellement dans le monde couvrent 10% seulement de la population du globe. Le Registre vaudois des tumeurs (RVT) a été crée en 1972 au sein de l'institut universitaire de médecine sociale et préventive de Lausanne (IUMSP). Depuis 1974, il assure la couverture de l'enregistrement des nouveaux cas de cancers pour l'ensemble de la population résidante du canton. De simple instrument de mesure de la situation initiale, le registre est devenu un instrument de santé publique et de recherche à part entière permettant, notamment, la surveillance des risques, l'évaluation de l'accès aux soins et à la prévention, et l'évaluation à terme des moyens de lutte contre le cancer. Ces différentes dimensions sont abordées et discutées en prenant appui sur les résultats et les expériences acquises par le RVT au sein de l'unité d'épidémiologie du cancer (UEC), au cours de ses trois décennies d'activité. 20 janvier 2006 NOUVELLES STRATÉGIES DE MARQUAGE EN CHIMIE DU FLUOR-18 Dr Frédéric DOLLÉ Direction des Sciences du Vivant, Dépt de Recherche Médicale, Service Hospitalier Frédéric Joliot CEA - Commissariat à l énergie atomique, F-Orsay L'imagerie moléculaire in vivo par Tomographie par Emissions de Positons nécessite la préparation de molécules marquées (appelées radiotraceurs ou radiopharmaceutiques) par un isotope radioactif émetteur de positons, souvent à vie brève. Pour ce faire, le fluor-18 est régulièrement présenté comme le radio-isotope de choix, compte tenu d'une part de ses excellentes propriétés physiques et nucléaires, mais aussi et surtout compte tenu du succès grandissant en oncologie clinique du 2-[ 18 F]fluoro-2-D-desoxyglucose ([ 18 F]FDG), aujourd'hui le radiopharmaceutique TEP le plus largement utilisé à travers le monde, et de ce fait probablement la force motrice ayant permis une plus grande disponibilité et un accroissement d'intérêt pour cet halogène. À quelques exceptions près, les réactions chimiques de radiofluorations mettant en oeuvre du fluor-18 à haute activité spécifique (>185 GBq/µmole) ont été limitées, jusqu'à récemment, aux substitutions nucléophiles en série homoaromatique (et sur des structures dites pauvres en électrons ou activées) et aliphatique avec l'ion [ 18 F]fluorure. De nouvelles stratégies de marquage incluent aujourd'hui l'utilisation de fluor moléculaire de radioactivité spécifique modérée ([ 18 F]F 2, GBq/µmole) pour des réactions de substitutions électrophiles aromatiques, mais également l'utilisation de sels d'iodoniums en tant que précurseurs de marquage, permettant notamment des radiofluorations par substitution nucléophile homoaromatique par l'ion [ 18 F]fluorure de noyaux aromatiques riches en électrons (ou non-activés). Enfin, le champ d'applications de ces substitutions nucléophiles par l'ion [ 18 F]fluorure s'est récemment ouvert aux séries hétéroaromatiques, et en particulier aux structures azotées comme les pyridines et leurs dérivés, faisant clairement apparaître une méthodologie de marquage extrêmement efficace pour la synthèse de radiotraceurs et radiopharmaceutiques [ 18 F]fluorés à haute activité spécifique. 16 décembre 2005 CONTRÔLE DE QUALITÉ ET MESURE DES PERFORMANCES EN TEP Dr Claude COMTAT, Physicien médical Service Hospitalier Frédéric Joliot, CEA/DSV/DRM, Orsay, France En raison de la multiplication des services de médecine nucléaire équipés d une caméra TEP, un groupe de travail de la Société Française de Physique Médicale (SFPM) intitulé «Contrôle de qualité et mesure des performances en TEP» a été constitué en novembre L objectif du groupe est de rédiger un document de travail pratique à l intention des physiciens médicaux et dédié à la mesure des caractéristiques des caméras TEP et de leurs suivis. Le domaine d application du document concerne principalement les applications corps entier en oncologie. La norme internationale la plus utilisée pour la mesure des performances des caméras TEP est la norme NEMA NU 2. Elle a été complètement revue en 2001 pour être mieux adaptée à l imagerie oncologique corps-entier. Cette version revue nécessite un matériel lourd et sa mise en œuvre est particulièrement compliquée pour un suivi temporel des performances d un système d imagerie TEP dans le cadre d un programme d assurance qualité d un service de médecine nucléaire. Pour cette raison, une procédure simplifiée a été retenue qui nécessite l emploi d objets tests couramment disponibles. Les tests retenus pour la mesure des performances seront présentés, ainsi que les résultats obtenus avec un échantillon représentatif des caméras TEP et TEP-TDM installées en France. Les tests de routine à réaliser pour le contrôle périodique de qualité seront également présentés.