Développement de sondes dosimétriques à fibres scintillantes pour la dosimétrie en oncologie

Abstract

La dosimétrie de scintillation pour la curiethérapie à haut débit de dose nécessite la mise en oeuvre d’une dosimétrie in-vivo, afn d’assurer une sécurité et une effcacité optimales dans l’administration de la dose prescrite aux patients. La dosimétrie par scintillation présente pour cela de nombreux avantages, tels que l’équivalence à l’eau des scintillateurs plastiques, et leur absence de dépendance à l’énergie et au débit de dose. Le principal inconvénient de ce type de dosimètre est la présence de photons Cerenkov, générés par des électrons dont la vitesse dépasse celle de la lumière dans le milieu plastique de la fibre. L’objectif de cette thèse est de développer un prototype de dosimétrie par scintillation sans bruit Cerenkov, répondant aux exigences de la curiethérapie prostatique à haut débit de dose. Le concept repose sur l’utilisation d’un capillaire en polytétrafluoroéthylène (PTFE) de qualité médicale, recouvert d’argent, servant de guide de lumière pour le dosimètre à la place du guide de lumière en plastique exposé au champ de rayonnement.Ce prototype est conçu pour contrôler, in vivo, la dose délivrée et la position des sources radioactives pendant les traitements. Pour la recherche et le développement du dosimètre, nous avons commencé par l’étude expérimentale des caractéristiques clés des composants du prototype, notamment la collecte de lumière dans di?érents types de fibres scintillantes et le gain en fonction de la tension de polarisation et de la température d’un photomultiplicateur au silicium (SiPM). De plus, nous avons réalisé une analyse expérimentale approfondie du bruit de rayonnement Cerenkov généré par des rayons gamma et bêta d’énergie < 2 MeV dans des faisceaux de fibres scintillantes et de fibres claires. Nous avons ainsi déterminé le taux de bruit Cerenkov dans le signal que nous avons comparé à nos simulations Monte Carlo. Enfn, nous avons réalisé des simulations pour évaluer les performances du dosimètre à cœur d’air en PTFE argenté dans un contexte clinique de curiethérapie prostatique, en le comparant à un dosimètre conventionnel doté d’un guide de lumière en plastique solide, afn d’évaluer son efficacité en termes de mesure de dose et de réduction du bruit Cerenkov.