L’objectif de ce projet est d’effectuer les études préliminaires nécessaires à la mise au point d’un système de monitorage en ligne de la radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité (IMRT) et de l’hadronthérapie, à l’aide de détecteurs diamant minces et de grande surface.

Ce système doit répondre à plusieurs problématiques étudiées actuellement par les équipes partenaires :

- le contrôle en temps réel du champ d’irradiation, défini par les lames de collimation, dans le cadre de la radiothérapie, grâce à un détecteur à localisation placé en amont du patient, avec par la suite la mesure du flux en chaque point, ce qui permettra de contrôler la dose et le débit de dose ;

- la même fonctionnalité de contrôle du flux dans le cadre de l’hadronthérapie, avec des protons ou des ions carbone ;

- un étiquetage temporel des ions ou paquets d’ions dans le cadre de l’hadronthérapie. Cet étiquetage est nécessaire pour un contrôle qualité basé sur la détection des rayonnements secondaires (gamma prompts, protons secondaires).

Les détecteurs diamant CVD (Chemical Vapour Deposition), mono- ou poly-cristallins, présentent un certain nombre d’atouts pour répondre à ces problématiques :

- le numéro atomique est faible et similaire à celui des tissus vivants, avec en conséquence une faible absorption des rayonnements incidents ;

- ils sont radiorésistants, c’est-à-dire qu’ils pourront être soumis à des irradiations cliniques prolongées (à l’échelle de plusieurs années) ;

- leurs propriétés électroniques (conductivité thermique, grand gap électronique, mobilité des charges importante et faible capacité) en font des détecteurs très rapides et à bas bruit à température ambiante.

Le projet a permis d’effectuer des mesures sur faisceau, de mettre en place un banc de test en laboratoire, afin de définir les caractéristiques nécessaires pour ces applications cliniques multiples. La qualité des diamants CVD disponibles actuellement n’est pas encore optimale pour une utilisation directe, et le transfert vers des applications cliniques requiert encore des développements amont, qui seront soutenus par les laboratoires partenaires dans les années à venir.

Détecteur polycristallin de 2x2 cm² monté sur support adapté 50 Ω

Les physiciens du LPSC sont engagés depuis longtemps dans des réalisations pour  les applications médicales: tout d'abord l'étude d'un concept innovant de Tomographie par Emission de Positons (TEP) basé sur la scintillation du xénon liquide, la réalisation d'élements d'optique faisceau pour le centre italien d'hadronthérapie CNAO, et, plus récemment, par la conception d'un moniteur faisceau pixellisé TraDeRa pour le monitorage de la radiothérapie X par le groupe DAMe. En parallèle des études de simulation et modélisation en radiothérapie sont menées, en particulier sur l'influence de nanoparticules.

Depuis 2014-2015 deux nouvelles activités ont été initiées au laboratoire:

- l'une sur la thérapie ciblée par capture de neutrons sur des noyaux de bore ou gadolinium (NCT pour Neutron Capture Therapy). Le regain d'intérêt sur cette thérapie est motivé par l'exploration d'une filière de production de neutrons épithermiques basée sur accélérateur, et non plus sur des racteurs nucléaires, ce qui permettra d'envisager des dispositifs au sein des sites hospitalier;

- l'autre activité repose sur la mise au point de détecteurs diamants de grande surface, pour un étiquetage spatial et temporel des ions incidents en hadronthérapie: un tel détecteur permettra de synchroniser les imageurs de rayonnements secondaires (gamma prompts, protons secondaires) en vue d'un contrôle en temps réel du parcours des ions incidents.

Ces activités sont menées dans le cadre du GDR MI2B au niveau national. Au niveau régional, elles s'inscrivent dans le LabEx PRIMES (Physique, Radiobiologie, Imagerie Médicale et Simulation).

Le groupe de Physique pour les Applications Médicales bénéficie d'un environnement exceptionnel pour les recherches sur les radiothérapies innovantes, avec l'ESRF (rayonnement synchrotron), l'ILL (neutrons), le CHU-Grenoble, le CERN (CERN Medical Applications avec le projet OPENMED/BioLEIR), et d'un réseau collaboratif de laboratoires IN2P3 et pluridisciplinaires régionaux permettant une visibilité internationale (Lyon, Marseille, Clermont, le CERN).

Coming soon ...

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