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Prompt-gamma monitoring in hadrontherapy: A review

Authors :
Denis Dauvergne
Jean Michel Létang
Etienne Testa
J. Krimmer
Rayet, Béatrice
Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
PRISME (PRISME)
Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC)
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Imagerie Tomographique et Radiothérapie
Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre Léon Bérard [Lyon]
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2018, 878, pp.58-73. ⟨10.1016/j.nima.2017.07.063⟩, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Elsevier, 2018, 878, pp.58-73. ⟨10.1016/j.nima.2017.07.063⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

International audience; Secondary radiation emission induced by nuclear reactions is correlated to the path of ions in matter. Therefore, such penetrating radiation can be used for in vivo control of hadrontherapy treatments, for which the primary beam is absorbed inside the patient. Among secondary radiations, prompt-gamma rays were proposed for real-time verification of ion range. Such a verification is a desired condition to reduce uncertainties in treatment planning. For more than a decade, efforts have been undertaken worldwide to promote prompt-gamma-based devices to be used in clinical conditions. Dedicated cameras are necessary to overcome the challenges of a broad- and high-energy distribution, a large background, high instantaneous count rates, and compatibility constraints with patient irradiation. Several types of prompt-gamma imaging devices have been proposed, that are either physically-collimated or electronically collimated (Compton cameras). Clinical tests are now undergoing. Meanwhile, other methods than direct prompt-gamma imaging were proposed, that are based on specific counting using either time-of-flight or photon energy measurements. In the present article, we make a review and discuss the state of the art for all techniques using prompt-gamma detection to improve the quality assurance in hadrontherapy.

Details

Language :
English
ISSN :
01689002 and 18729576
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2018, 878, pp.58-73. ⟨10.1016/j.nima.2017.07.063⟩, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Elsevier, 2018, 878, pp.58-73. ⟨10.1016/j.nima.2017.07.063⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7006e7eae3b494fedbf9c04b8bebc49b