Développement d'un modèle anthropomorphe et d'un code de calcul Monte Carlo dediés à la reconstitution physique d'accident radiologique

Amélie ROUX, thèse de doctorat de l'université Paul Sabatier, toulouse III, soutenue le 29 septembre 2000.

La diversité des accidents radiologiques rend souvent difficile le pronostic médical et le choix thérapeutique à partir des seules observations cliniques. Pour compléter ces informations, il est notamment important de connaître la dose globale reçue par l'organisme ainsi que les distributions de dose en profondeur dans les tissus. L'estimation de la dose peut être faite par une reconstitution physique de l'accident à l'aide d'outils basés sur des techniques expérimentales ou sur le calcul. Ils doivent être adaptables aux différentes situations accidentelles, mettant en jeu un grand nombre de paramètres géométriques (morphologie et posture de la victime, environnement, etc.) et physiques (spectre en énergie, géométrie de la source, etc.). Le logiciel de construction de la géométrie, MGED, associé au code Monte Carlo de transport des photons et des neutrons MORSE, répondent à ces contraintes. Le premier a permis de développer un modèle anthropomorphe numérique, MANDRAC, adaptable à la taille et à la position de la victime. Le second, compatible avec cette représentation géométrique, assure la génération et le transport des particules source, ainsi que la reproduction des phénomènes physiques d'interaction rayonnement-matière à l'intérieur du modèle. Le présent travail porte sur la mise au point et la caractérisation de ces deux outils, afin d'aboutir à la définition de méthodologies adaptées et optimisées en fonction du type d'accident, par exemple irradiation globale ou localisée. La validation du code de calcul et l'évaluation des incertitudes liées à son utilisation (statistique, intrinsèque par exemple) ont tout d'abord été réalisées. L'étude suivante a porté sur le modèle et les incertitudes engendrées par la géométrie. Elle a également permis d'évaluer l'influence des paramètres morphologiques sur le calcul des doses en fonction de la configuration de l'accident. Un résultat important de cette étude est de déterminer les paramètres principaux à connaître en fonction du type d'accident, ainsi que le niveau de précision requis pour ces paramètres. L'ensemble des outils a ensuite été comparé avec ceux utilisés dans le domaine de la dosimétrie médicale pour des configurations parfaitement définies. Plusieurs applications sur des accidents survenus au cours de la thèse permettent d'évaluer cette technique en situation réelle et montrent l'intérêt de notre démarche.