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Développement de méthodes innovantes de dosimétrie en ligne pour l'hadronthérapie et la radiobiologie
L'hadronthérapie utilise des faisceaux d'ions pour délivrer de manière intense et localisée (pic de Bragg) une dose d'irradiation à un volume tumoral. Cette propriété nécessite un contrôle renforcé du dépôt de dose pour éviter toute erreur sur le traitement. Les méthodes non invasives...
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Développement de méthodes innovantes de dosimétrie en ligne pour l'hadronthérapie et la radiobiologie / Flavien Ralite; sous la direction de Vincent Métivier et de Charbel Koumeir |
| Publié : |
2021 |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
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| Note sur l'URL : | Accès au texte intégral |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Physique : Nantes : 2021 |
| Sujets : |
| Résumé : | L'hadronthérapie utilise des faisceaux d'ions pour délivrer de manière intense et localisée (pic de Bragg) une dose d'irradiation à un volume tumoral. Cette propriété nécessite un contrôle renforcé du dépôt de dose pour éviter toute erreur sur le traitement. Les méthodes non invasives proposent une approche pour contrôler les faisceaux d'ions pendant l'irradiation sans engendrer de perturbation sur ce dernier. La modélisation de la dose biologique est également indispensable pour éviter des erreurs de plusieurs ordres de grandeur sur la dose d'irradiation délivrée. Dans ce cadre, le cyclotron ARRONAX développe une plateforme d'irradiation dédiée aux mesures radiobiologiques nécessaires à la construction des modèles de simulation. Cette thèse s'inscrit dans l'élaboration de cette plateforme en proposant des méthodes non invasives de contrôle du faisceau et de la dose délivrée aux échantillons biologiques. Deux approches ont été étudiées, qui reposent sur la détection du rayonnement de freinage (bremsstrahlung) et de la lumière émis par le milieu sous l'effet de l'irradiation. Une étude de faisabilité d'utilisation du bremsstrahlung est présentée, s'appuyant sur la mesure de données expérimentales (spectres de rayons X et sections efficaces) et la conception d'un modèle analytique de simulation. Un dispositif a été conçu pour reconstruire le parcours de faisceaux de protons dans une cuve à eau par la détection de la lumière émise par le milieu. La combinaison des deux méthodes a été étudiée dans l'objectif d'ouvrir les possibilités d'utilisation du bremsstrahlung vers des applications pré-cliniques voire cliniques. Particle therapy uses ions beams to deliver a high and localised (Bragg peak) radiation dose to the tumour. This property requires enhanced dose monitoring to avoid treatment errors. Non-invasive methods allow online beam monitoring without causing disturbances. Biological dose modelling is also essential to avoid uncertainties of several orders of magnitude on the delivered radiation dose. In this frame, the ARRONAX facility develops a radiation platform dedicated to radiobiological experiments needed to build simulation models. This thesis takes part in the platform development by giving non-invasive methods to monitor the ion beam and the deposited dose to the biological samples. Two ways were studied, based on the measure of the bremsstrahlung X-rays and the light emitted directly from the irradiated medium. A feasibility study on the use of the bremsstrahlung X-rays is presented, based on experimental measurements (X-rays spectra and cross-sections) and the building of an analytical model of simulation. An experimental setup specially designed measures the proton beam range in a water tank using the detection of the light emitted by the medium. Both methods were combined and studied to open the possibilities to use the bremsstrahlung X-rays for preclinical and clinical applications. |
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| Variantes de titre : | Development of innovative online dosimetry methods for hadrontherapy and radiobiology |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules et Matériaux (Le Mans) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Ferid Haddad (Président du jury) ; Andrea Denker, Étienne Testa (Membre(s) du jury) ; Régine Gschwind, Joël Hérault (Rapporteur(s)) |
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