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Les réseaux de Neurones Artificiels,une nouvelle alternative aux calculs Monte Carlo pour la Radiothérapie
E. Martin (MCF UFC), M. Sauget (ATER UFC), A. Vasseur (PSRPM CHUB), R. Gschwind (MCF UFC), J.M. Rouvier (PSRPM CHBM),
L. Makovicka (PR1 UFC) Interaction Rayonnements/Matière – ENISYS – FEMTO-ST
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Introduction Les enjeux actuels
Problématique des TPS actuelsCompromis Temps / PrécisionBonne précision => Gros moyens informatiques
Ce que l’on voudrait Précision
ETFaibles moyens informatiques
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Introduction Les enjeux actuels
Méthodes Monte CarloPrécisionGros moyens informatiques
Réseaux de Neurones Artificiels (RNA) PrécisionFaibles moyens informatiques
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Les RNA pour la Dosimétrie
Une analogie avec le cerveau humainLe cerveau est une machine parallèle complexe
pouvant réaliser certaines tâches plus efficacement qu'un ordinateur
Reconnaissance de formePerceptionApproximation / interpolation
Les réseaux de neurones artificielsConnaissance grâce à l'apprentissageConnaissance enregistrée à l'aide des poids synaptiques
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Le neurone naturel/artificiel
Reçoit des informations par le biais de synapses.
L'information est traitée par le noyau.
Celle-ci est ensuite transmise aux autres neurones par l'axone
Synapse (Poids)
Dendrite (arc)
Noyau(fonction d'activation)
Axone (sortie)
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Principe de construction du réseau (Apprentissage)
Initialisation:Initialisation des poids avec des valeurs aléatoires entre -1 et 1
Faire
Choix d'un exemple issu de l'ensemble d'apprentissage
Propagation du signal d'entréesur le réseau
Calcul de l'erreur
Correction des poids en fonctionde l'erreur calculée
Tant que la convergence n'est pas atteinte
Erreur
Entrée Sortie
Phénomèneà modéliser
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Algorithme de calcul des doses
Réseau
Pour la dosimétrie
Simulation BEAM/EGS
Donnéesd'apprentissage
Donnéesde validation
Apprentissage(Rétro-propagation du gradient, RPROP)
Architecture duréseau
(STD, HPU)
Réseau entraîné Résultats
Caractérisationdu milieu
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Test de calcul en milieu hétérogène
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Résultats sur fantôme anthropomorphique
Fantôme thorax 002LFC (CIRS)30 x 30 x 20 cm3
4 matériaux équivalentsPoumonMuscleOsGraisse
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Résultats sur fantôme anthropomorphique
Clinac 2100C (CHBM- CHUB)
X18
Films Gafchromic EBT QD+
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Résultats sur fantôme anthropomorphique
Acquisition sur GE Lightspeed RT16
Conversion CTCREATE
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Résultats sur fantôme anthropomorphique
Comparaison avec OMP v3.1 sp2 (Nucletron)
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Rendements en profondeur
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Profils à l’isocentre
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Profils au centre de l’insert
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RNA – Conclusion
Modélisation de différents accélérateursRapidité d’exécution (~ facteur 100 avec MC)PrécisionCorrection des apprentissages en milieux très peu densesDosimétrie des faisceaux finsIntégration à la radioprotection
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Vers une alternative aux systèmes Monte Carlo ?
RNA – Conclusion
Société Française de RadioprotectionSociété Française de Physique Médicale
Association Romande de RadioprotectionLaboratoires Associés de Radiophysique et de Dosimétrie
Première Annonce des4èmes Journées Scientifiques Francophones
Codes de calcul en radioprotection, radiophysique
et dosimétrieMusée PEUGEOT à Sochaux
28 - 29 Avril 2010