CE19 - Technologies pour la santé

Dosimétrie in vivo en temps réel par fibres optiques pour les faisceaux d’irradiation pulsés – FIDELIO

Résumé de soumission

Les dosimètres temps-réel utilisés en radiothérapie (RT) pour les contrôles qualité ou la dosimétrie in-vivo (IVD) sont devenus peu adaptés aux techniques d’irradiation hautement conformationnelles, stéréotaxiques, ou utilisant le balayage par ‘pencil-beam’ (protonthérapie de haute énergie, PTHE). La dimension typique de leur volume sensible ne permet pas une résolution précise des profils de champs, ni des forts gradients de dose inhérents à ces techniques. Ces dosimètres fonctionnent en outre principalement par conversion radio-électrique, un principe inadapté à la RT guidée par IRM tout comme aux forts débits de dose caractérisant les impulsions de protons en PTHE ou les protocoles de RT « flash » susceptibles de révolutionner les pratiques dans les prochaines années.
FIDELIO a pour but de développer de nouveaux dosimètres radioluminescents à fibres optiques en silice, libérés de toutes ces limitations. La radioluminescence (RL) est immune aux champs électromagnétiques et son efficacité augmente à fort débit de dose. Le volume sensible sera le cœur de ces fibres en silice. Cela présente deux avantages décisifs par rapport aux systèmes de dosimétrie fibrée, existants ou en cours de développement, qui utilisent des fibres plastiques (diamètre 1 mm) souvent associées à des scintillateurs inorganiques non « tissus équivalents ». D’abord, le rendement RL des verres de silice peut être suffisamment élevé pour réduire le diamètre de cœur à 50 microns ou moins. Cela permet d’accéder à une résolution spatiale accrue, en plus d’une bonne « invisibilité » par rapport au faisceau (le diamètre externe d’une fibre silice standard est de 125 microns). Ensuite, les verres de silice sont pratiquement « équivalent tissus » aux énergies de traitement, ce qui réduit considérablement la dépendance en énergie de leur réponse à une dose « eau » donnée.
Deux types de sondes seront développées selon des cahiers des charges spécifiques : l’un optimisé pour les petits champs de photons et la RT flash, l’autre pour la PTHE. Ces dosimètres seront fournis avec une chaîne de mesure complète incluant une détection à distance corrigée de l’effet Cerenkov (démonstrateur).
Compte-tenu des objectifs, le consortium FIDELIO regroupe les acteurs académiques, médicaux et industriels les plus légitimes en France dans leur domaine. En dehors des lots (WPs) consacrés à la gestion du projet (WP1) et de ses résultats (WP6), le programme scientifique s’organise en 3 lots dédiés au développement expérimental à l’échelle du matériau (WP2), du composant (WP3) et du système (WP4), et 1 lot de modélisation (dont simulations Monte Carlo, WP5). Le principe général est de concevoir et fabriquer des sondes RL (WP2) qui seront soumises à un premier crible « pré-clinique » au travers de tests en laboratoire (WP3 : sensibilité RL et sa dépendance en température, énergie des particules, dose cumulée…). Les sondes retenues seront par suite assemblées au système de mesure RL et évaluées en conditions cliniques (WP4 : mesure des facteurs ouverture collimateur/cônes, rendements en profondeurs, profils, dépendance angulaire…) sous les faisceaux d’un CyberKnife (rayons X 6 MV) et d’un synchrocyclotron ProteusOne (protons jusqu’à 226 MeV). Ces mesures seront comparées à des données de référence, notamment fournies par les simulations Monte Carlo de WP5. Les performances constatées dans WP3 ou WP4 seront analysées à la lumière des modèles du WP5 afin de modifier le design et/ou la composition des sondes (WP2). Cette rétroaction permettra d’établir un processus d’optimisation convergeant vers des dosimètres répondant au mieux aux cahiers des charges. Ces sondes seront finalement calibrées par rapport à des dosimètres de référence ou une dosimétrie absolue (protons). Des tests de reproductibilité seront conduits et les erreurs spécifiées. La communication des résultats du projet satisfera à la politique de Science Ouverte de l’ANR.

Coordinateur du projet

Monsieur Franck Mady (UNIVERSITE COTE D'AZUR - Féderation Claude LALANNE)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LabHC Laboratoire Hubert Curien
iXblue IXBLUE
UNIVERSITE COTE D'AZUR - FCL UNIVERSITE COTE D'AZUR - Féderation Claude LALANNE
PhLAM Physique des lasers, atomes et molécules

Aide de l'ANR 604 406 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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