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, Les événements simulés sont triés en fonction du temps de création du proton

, Le lot d'événements simulé est dupliqué jusqu'à obtenir le nombre de protons souhaité

, Pour éviter d'avoir un même motif, les temps d'annihilations de chacun des émetteurs ? + sont de nouveau tirés avec une loi exponentielle

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, 160 7.1.1 Principaux radioisotopes ? + produits lors de l'irradiation d'une cible de PMMA160 7.1.2 Taux de production et d'annihilation des différents émetteurs ? +

, Étude du profil d'activité ? + en fonction du temps

.. .. Bilan,

). .. Mev, 174 7.2.1 Principaux radioisotopes ? + produits lors de l'irradiation d'une cible de PMMA174 7.2.2 Taux de production et d'annihilation des différents émetteurs ? +, p.181

, Comparaison multi énergies pour les protons et perspectives pour l'optimisation de l'acquisition

. Chapitre-7, +. Étude-des-radioisotopes-?, and . De-l, IRRADIATION FIGURE 7.6 -Évolution du profil d'activité ? + en fonction du temps d'acquisition durant et après une irradiation d'une seconde en protons à 65 MeV d

. Chapitre-7, +. Étude-des-radioisotopes-?, and . De-l',

, 100 ms, 1 s, 10 s, 1 min et 10 min pour un temps d'irradiation d'une seconde. Cette figure montre que le profil change significativement en fonction du temps d'acquisition. En effet, lorsqu'on superpose les différents profils d'activité pour les 4 principaux émetteurs ? + (?, 12 N, 15 O et 11 C) qui composent principalement le profil, comme sur la figure 7.16, on s'aperçoit que chacun des émetteurs possède un profil différent, La figure 7.15 représente le profil d'activité ? + pour différents temps d'acquisition : 1 ms

, Alors que l' 15 O et le 11 C présentent des profils similaires avec un front distal marqué

, En effet on constate que l'énergie cinétique moyenne des protons diminue tout au long de leur parcours jusqu'à atteindre une valeur inférieure aux énergies de seuil des réactions nucléaires. Cependant dans le cadre d'un contrôle en ligne qui vise à déterminer la position du pic de Bragg ou au moins le décalage correspondant à différentes énergies, on doit tenir compte de cette variation du profil d'activité selon le temps d'acquisition utilisé. De plus, les isotopes qui contribuent le plus aux petits temps (essentiellement 12 N ) présentent un profil a priori plus « difficile » à analyser que ceux qui contribuent à grand temps ( 15 O, 11 C). On note également que malgré la faible production de certains émetteurs, Ces différences s'expliquent par les différentes énergies de seuil des réactions nucléaires ainsi que par le parcours moyen du ? + dans le cas des ? pr ompt s et du 12 N (voir tableau 7.1)

, De la même manière qu'à 65 MeV, on note une présence marquée du 10 C et de l' 14 O, émetteurs

, Bilan de l'étude de la production d'isotopes lors d'une irradiation d'une cible de PMMA avec des protons de 120 et 220 MeV

, Ainsi nous avons pu voir que 4 émetteurs sont fortement représentés : ? pr ompt s , 12 N, 15 O et

C. , Ces émetteurs aux caractéristiques très différentes à la fois en termes de période, de taux de production et de parcours moyen du ? + émis influent chacun à leur tour sur le profil d'activité. Toutefois en synchronisant l'acquisition sur les temps de pause du faisceau il est possible d'obtenir un profil ? + très pur en 12 N

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, des événements simulés pour lesquels il y a eu une annihilation à l'extérieur de la cible

, Les ? + qui s'échappent de la cible et qui peuvent s'annihiler dans le détecteur et être détectés en coïncidence temporelle puisque la résolution temporelle du DPGA ne permet pas de les discriminer

, Si ce cas de figure concerne essentiellement les ? pr ompt s et les émetteurs 3?, il peut également, dans une moindre mesure, être dû au phénomène du rayonnement de freinage

. Enfin, dans de très rares cas l'annihilation peut avoir lieu dans l'air avant que le positon ait perdu toute son énergie

, 16 -Profils d'activités ? + reconstruits avec l'algorithme MA lors d'une irradiation de cibles de PMMA homogènes avec le faisceau de protons Medicyc dans, FIGURE 8

, 17 -Différences entre les décalages reconstruits et réels en fonction de la position de la cible de PMMA homogène lors d'une irradiation avec le faisceau de protons Medicyc, FIGURE 8

, 18 -Illustration de l'effet de l'acceptance sur la forme du profil. Pour une cible située dans la partie gauche, l'acceptance sera la plus élevée au niveau du fall-off alors qu'elle sera la moins élevée pour une cible située dans la partie droite, FIGURE 8

, FIGURE 8.19 -Biais de reconstruction obtenus à partir de différents paramètres de lissage dans tout le champ de vue du DPGA après une irradiation de 15 minutes en protons à 65 MeV dans une cible de PMMA

, Étude de l'effet du temps d'acquisition sur la valeur du biais Lorsqu'on observe sur la figure 8.20 l'évolution du biais en fonction du temps d'acquisition, on constate que la valeur absolue du biais diminue rapidement, puis se stabilise autour d'une valeur moyenne lorsque la statistique est suffisante

, L'amplitude des variations autour de cette valeur moyenne (au-delà d'environ dix minutes), donne une idée de l'incertitude obtenue sur la mesure de ce biais

, avons pas cherché à obtenir une mesure de l'erreur associée au biais de mesure. Néanmoins on peut observer qu'entre 7 et 15 minutes, le biais oscille avec une amplitude de ±0,1 mm au centre du détecteur, ±0,2 mm ailleurs. Il est important de garder à l'esprit que pour, des temps cliniques, le profil reconstruit est composé de plusieurs émetteurs ? + ayant chacun une valeur de biais différente

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, Au cours du chapitre précédent nous avons évalué expérimentalement la capacité du système DPGA à mesurer les variations de la position du pic de Bragg pendant l'irradiation. De plus, par simulation, nous avons pu reproduire avec un bon accord ces résultats expérimentaux

, Comme le système d'acquisition utilisé pour l'expérience est limité par le temps mort provenant du transfert de données via le fond de panier VME, nous avons cherché à évaluer par simulation les performances du système DPGA pour les futures expérimentations sur la ligne 230 MeV (PROTEUS ® ONE) avec un système µTCA

. .. Procédure-expérimentale, 2.2 Analyse complémentaire des résultats obtenus par simulation pour la position de référence

, Étude de l'effet du paramètre de lissage sur la mesure du biais, p.229

, Étude de l'effet du temps d'acquisition sur la valeur du biais, p.229

.. .. Mev, Analyse complémentaire des résultats obtenus par simulation pour la position de référence

, Étude de l'efficacité des sélections appliquées aux événements simulés, p.235

, Étude de l'effet du paramètre de lissage sur la mesure du biais, p.238

, Étude de l'effet du temps d'acquisition sur la valeur du biais, p.238

. .. Conclusion, 241 -La géométrie simulée comprend les principaux éléments : 1. Une simulation complète des six modules du DPGA

, Une cible de PMMA de 5 x 5 x 10 cm 3

, Un environnement qui reproduit la composition de l'atmosphère terrestre

. -le-modèle-hadronique-utilisé-est-le-g4hadronphysicsqgsp_bic,

, -La source simulée est un faisceau de protons de 120 MeV placé avant le DPGA (z = -170 mm)

, Les paramètres de la structure temporelle qui sont utilisés pour la simulation du faisceau sont disponibles à la section 6.1.3. À 120 MeV, le nombre de protons par bunch simulé est de 5312 et correspond à un taux de

, mis en évidence que compte tenu de leurs demi-vies, la proportion relative des éléments évoluait

. C'est-ce-que-l'on-retrouve and . Lorsqu, on observe la composition isotopique du profil discret présent sur la figure 9.3, pour une acquisition de : -1 seconde (figure 9.3a) : le profil discret est quasi-exclusivement composé d, vol.94, p.6

, Le deuxième contributeur est l'oxygène-15 qui représente moins de 3%. Le profil reconstruit est donc fortement corrélé à celui de l'azote-12 et apparaît donc peu résolu dans sa partie distale

, 3b) : l'azote-12 reste l'élément majoritaire (74,1 %) mais la proportion des éléments minoritaires n'est plus négligeable puisque l'oxygène-15 représente plus de 15%. Le carbone-10 et carbone-11 représentent respectivement 4, -10 secondes

. Cependant, azote-12 soit toujours fortement majoritaire, on observe que la forme du profil reconstruit est largement influencée par les éléments minoritaires. Le profil apparait en effet mieux résolu sur sa partie distale. En effet, pour passer de 80% à 20% du maximum de la partie distale du profil reconstruit, on mesure 18,1 mm

, 3c) : si l'azote-12 reste encore l'élément majoritaire (52,7 %), l'oxygène-15 représente plus de 30% et le carbone-10 et carbone-11 représentent alors respectivement 7,0% et 6,2%. La forme du profil reconstruit est fortement influencée par les éléments minoritaires, -30 secondes

, Étant donné le manque de mesures expérimentales pour les hautes énergies, il apparait difficile de corriger précisément les taux de production des émetteurs ? + . Néanmoins, pour une cible placée à la position de référence (où le pic de Bragg se situe au centre du champ de vue), la majorité des ? + est acquise dans une zone proche du centre de champ de vue. Ces ? + proviennent donc de réaction ayant eu lieu essentiellement un peu avant le pic de Bragg, comme pour des faisceaux de relativement basse énergie. Dès lors par comparaison avec le faisceau de 55 MeV, on peut penser que l'influence des éléments minoritaires est bien plus élevée puisqu'à 55 MeV, le taux de production de l'azote-12 est fortement surestimé. Comme il apparait que les éléments minoritaires permettent d'obtenir un profil reconstruit mieux résolu et donc une valeur de biais réduite, on peut penser que les valeurs de biais présentées dans la section précédente sont probablement surestimées, Compte tenu des différences de taux de production observées entre les mesures expérimentales et celles obtenues par simulation d'un faisceau de protons 55 MeV (voir chapitre 5)

, 5 le profil discret et le profil d'activité ? + « vrai » obtenu à partir des positons annihilés dans la cible, pour les quatre principaux émetteurs ? + qui composent le profil discret. Les profils de chacun des émetteurs sont obtenus pour la position de référence et pour des acquisitions de 1, 10 et 30 secondes, Pour comprendre l'influence de chacun des isotopes sur le profil reconstruit en fonction du temps, nous avons représenté sur les figures 9, vol.4

, on observe que si la partie distale du profil discret de l'azote-12 est finalement déjà très proche de celle du profil d'activité vrai, ce n'est pas le cas des autres émetteurs ? + qui présentent une faible statistique

, 4 e,f,g et h), l'oxygène-15, le carbone-10 et, dans une moindre mesure, le carbone-11 présentent une partie distale de leur profil discret très proche de celle du profil d'activité vrai. Ainsi c'est donc l'apport de ces profils discrets mieux résolus qui, En revanche pour un temps d'acquisition de dix seconde

, En effet, mise à part la cible de PMMA dont la taille a été ajustée (5 x 5 x 28 cm 3 ), la source qui été repositionnée de manière à ne pas être superposée avec la cible (z = -300 mm) et le taux de transmission du faisceau à l'isocentre ajusté à 6,2% (21955 protons / bunch), les autres paramètres sont identiques. Toutefois on peut noter que ce cas présente deux spécificités, la simulation du faisceau de protons de 220 MeV diffère peu de la simulation du faisceau de protons de 120 MeV

, En effet, comme la cible est plus grande que le champ de vue du DPGA, la majeure partie de la cible se trouve à l'extérieur du DPGA lorsque la cible est positionnée à sa position de référence

, 9 -Irradiation d'une cible de PMMA par un faisceau de protons de 220 MeV avec Geant4. Le pic de Bragg est placé au centre du champ de vue du DPGA. Les protons sont représentés en bleu, les gamma en vert, les électrons en rouge, FIGURE 9

, il est en proportion plus faible par voxel puisque l'activité ? + se répartit dans toute la cible. D'un point de vue technique, cette simulation a donc été un important défi car elle nécessite une statistique importante pour que la méthode de duplication de données produise un résultat satisfaisant. Pour pouvoir obtenir des résultats dans des temps raisonnables tout en simulant une statistique suffisante, chaque simulation d'une position de cible a été fractionnée en 250 simulations indépendantes de 30 millions de protons, Si le taux de production des éléments ? + à 220 MeV est bien plus élevé qu'à 120 MeV

É. De and . Énergie, Néanmoins l'écart entre les parties distales des profils n'apparait régulier qu'à partir de 10 secondes d'acquisition pour les profils situés autour du centre du champ de vue et pour 30 secondes au-delà. La figure 9.11 montre que les décalages mesurés par reconstruction évoluent fortement en fonction du temps d'acquisition. On observe qu'avec un temps d'acquisition d'une seconde, le CHAPITRE 9, Les profils d'activités ont été reconstruits pour sept positions de cibles

, 12 -Profil reconstruit et profil discret, obtenus après une irradiation de 1, 10 et 30 secondes en, FIGURE 9

, En effet, comme actuellement l'irradiation d'une tumeur avec un SOBP commence par la tranche de plus haute énergie, pour aller ensuite vers les énergies les plus faibles, nous pouvons légitiment nous demander si la mesure de l'activité ? + engendrée par un faisceau de basse énergie sera « perturbée

, Enfin à plus long terme, des études sur des cibles inhomogènes et plus généralement des fantômes anthropomorphiques devront être envisagées