Etude de la fragmentation lors de la réaction 12C+12C à 95 MeV/n et 400MeV/n dans le cadre de la hadronthérapie
Langue Français
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Auteur : Juliani, Didier
Date de soutenance : 11-09-2013
Directeur(s) de thèse : Finck, Christian
Président : Gall, Benoît
Rapporteur(s) : Montarou, Gérard - Cussol, Daniel
Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg ; 2006-....)
École doctorale : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
Discipline : Physique des particules élémentaires
Classification : Physique, Médecine et santé
Mots-clés libres : Hadronthérapie, Sections efficaces, Détecteur de vertex, Pixel, CMOS, Fragmentation
Mots-clés :
- Hadronthérapie
- Détecteurs à semiconducteurs
- Collisions (physique nucléaire)
- Théorie quantique
- Cancer -- Radiothérapie
Résumé : La hadronthérapie est une méthode de radiothérapie utilisant des ions (ici le carbone) comme faisceau plutôt que des rayons X plus conventionnels pour le traitement des cancers. Étant donné le parcours spécifique des ions dans la matière, ils permettent de traiter des tumeurs profondes dans des zones délicates telles que le cerveau par exemple. Ceci est complémentaire à tout ce qui existe depuis des dizaines d’années (intervention chirurgicale, rayons X, chimiothérapie). Deux futurs centres de traitement et de recherche (ARCHADE à Caen et ETOILE à Lyon) seront opérationnels en France à partir de 2018 en ce qui concerne ARCHADE afin de profiter des avancées récentes et de poursuivre les recherches sur cette méthode. La perte d’énergie des ions carbone dans la matière suit la loi de Bethe-Bloch, le maximum de dépôt d’énergie se situant dans une zone restreinte appelée « pic de Bragg ». En modulant la position et l’énergie du faisceau, il est possible d’irradier l’ensemble du volume de la tumeur. Cependant, les réactions nucléaires de l’ion carbone dans les tissus entrainent la production de fragments plus légers (H, He, Li etc.) qui déposent leur énergie au-delà du pic de Bragg. Les modèles implémentés dans les codes de simulation couramment utilisés en hadronthérapie (FLUKA, GEANT4 etc.) sont incapables de reproduire en même temps les distributions angulaires des fragments générés ainsi que les distributions en énergie. Le fait de ne pas reproduire fidèlement ce phénomène de fragmentation nuit à la précision des systèmes de planification de traitement utilisés cliniquement. En effet, une mauvaise estimation du processus de fragmentation entraine un biais dans le calcul de la dose déposée dans les cellules saines en arrière du pic de Bragg. Ainsi, afin de mieux contraindre les modèles, deux expériences de mesure de sections efficaces de fragmentation du carbone ont été menées. La première en mai 2011 avec un faisceau à 95MeV/n au GANIL à CAEN avec les collaborateurs du LPC Caen et la seconde en août 2011 avec un faisceau à 400 MeV/n au GSI à Darmstadt, avec la collaboration FIRST. L’expérience E600 étudie la fragmentation des ions du faisceau de carbone à 95 MeV/n dans différentes cibles minces (Au, C, , Ti etc.) correspondant aux différents constituants élémentaires du corps humain. Les différents fragments sont détectés à l’aide de cinq télescopes. Chacun d’eux est constitué de 3 étages (2 détecteurs silicium et un scintillateur CsI) afin de faire des mesures de perte d’énergie et d’énergie totale permettant une identification par la méthode du ΔE-E. Ces télescopes étaient disposés sur des raquettes pilotées à distance afin de pouvoir modifier leur position angulaire par rapport à la position de la cible. Ainsi, les taux de production des différents fragments permettent de remonter aux sections efficaces de fragmentation doublement différentielles (en énergie et en angle). [...]
Type de contenu : Text, StillImage
Format : PDF
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2013STRAE014
Type de ressource : Thèse
