Thèse soutenue

Développement de méthodes innovantes de dosimétrie en ligne pour l’hadronthérapie et la radiobiologie
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Auteur / Autrice : Flavien Ralite
Direction : Vincent MétivierCharbel Koumeir
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 18/11/2021
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées (Nantes)
Jury : Président / Présidente : Ferid Haddad
Examinateurs / Examinatrices : Andrea Denker, Étienne Testa
Rapporteurs / Rapporteuses : Régine Gschwind, Joël Hérault

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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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.