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A cost-effective monitoring technique in particle therapy via uncollimated prompt gamma peak integration

Authors :
Joel Herault
Marco Pinto
H. Mathez
J. Krimmer
Denis Dauvergne
Jean Michel Létang
Nicolas Freud
G. Angellier
Y. Zoccarato
Etienne Testa
L. Balleyguier
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)
Unité de Radiothérapie
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre Antoine Lacassagne de Nice-Centre de Lutte contre le Cancer
Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Centre Léon Bérard [Lyon]
Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS)
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)
Imagerie Tomographique et Radiothérapie
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)
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)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre de Lutte contre le Cancer Antoine Lacassagne [Nice] (UNICANCER/CAL)
Université Côte d'Azur (UCA)-UNICANCER-Université Côte d'Azur (UCA)-UNICANCER-Centre de Lutte contre le Cancer
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])
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
UNICANCER-Université Côte d'Azur (UCA)-UNICANCER-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre de Lutte contre le Cancer
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 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)
Rayet, Béatrice
Source :
Applied Physics Letters, Applied Physics Letters, American Institute of Physics, 2017, 110 (15), pp.154102. ⟨10.1063/1.4980103⟩, Applied Physics Letters, 2017, 110 (15), pp.154102. ⟨10.1063/1.4980103⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

International audience; For the purpose of detecting deviations from the prescribed treatment during particle therapy, the integrals of uncollimated prompt gamma-ray timing distributions are investigated. The intention is to provide information, with a simple and cost-effective setup, independent from monitoring devices of the beamline. Measurements have been performed with 65 MeV protons at a clinical cyclotron. Prompt gamma-rays emitted from the target are identified by means of time-of-flight. The proton range inside the PMMA target has been varied via a modulator wheel. The measured variation of the prompt gamma peak integrals as a function of the modulator position is consistent with simulations. With detectors covering a solid angle of 25 msr (corresponding to a diameter of 3–4 in. at a distance of 50 cm from the beam axis) and 108 incident protons, deviations of a few per cent in the prompt gamma-ray count rate can be detected. For the present configuration, this change in the count rate corresponds to a 3 mm change in the proton range in a PMMA target. Furthermore, simulation studies show that a combination of the signals from multiple detectors may be used to detect a misplacement of the target. A different combination of these signals results in a precise number of the detected prompt gamma rays, which is independent on the actual target position.

Details

Language :
English
ISSN :
00036951
Database :
OpenAIRE
Journal :
Applied Physics Letters, Applied Physics Letters, American Institute of Physics, 2017, 110 (15), pp.154102. ⟨10.1063/1.4980103⟩, Applied Physics Letters, 2017, 110 (15), pp.154102. ⟨10.1063/1.4980103⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....8ce7ce88159a3e18323c5bb7f249b8be