Applications for CMOS pixel sensors in ion-beam therapy - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2020

Applications for CMOS pixel sensors in ion-beam therapy

Applications pour les capteurs à pixels CMOS en hadronthérapie

Abstract

In ion-beam therapy, high precision measurements are essential for having robust basic data to deliver the prescribed treatment to the patient. In this study, MIMOSA-28 pixel sensors were used as a tracker system for different medical applications. Several hardware and software improvements were implemented leading to a spatial track resolution < 10 μm. The experiments were conducted with success in different medical and research facilities. In this work, beam profiles were measured along the beam axis and the width of the beam along the axis could be calculated with a transportation code based on multiple Coulomb scattering. Moreover, an online beam monitoring was developed in order to have fast information about the beam profile. In another study, the fluence perturbation of 12C ion beams due to small fiducial markers was investigated. After reconstruction and extrapolation of single track, a 3D fluence distribution could be performed and the maximum perturbation and its position along the beam axis could be quantified. In this work, the measured cold spot varied between less than 3% up to 9.2% for a defined marker and a defined primary energy beam.
En hadronthérapie, des mesures de haute précision sont essentielles pour avoir une base de données robuste et délivrer le traitement prescrit au patient. Dans ce travail, un système de trajectométrie, composé de capteurs à pixels MIMOSA-28, a été utilisé pour différentes applications cliniques. Plusieurs améliorations ont été implémentées au niveau matériel et logiciel résultant à une résolution spatiale de trace < 10 μm. Les expériences ont été menées avec succès dans différents centres médicaux et de recherche. Les profils de faisceaux ont été mesurés et la largeur du faisceau le long de l'axe a pu être calculée grâce à un code de transport basé sur la diffusion. Un outil en ligne de suivi de faisceau a été développé pour avoir une information rapide de son profil. D'autre part, les perturbations de la fluence dues à des marqueurs de repères pour un faisceau 12C ont été évaluées. Après reconstruction et extrapolation de chaque trace, une distribution 3D de la fluence a pu être établie et la perturbation maximale de la fluence et sa position ont pu être quantifiées. Les points froids mesurés varient entre moins de 3% à 9.2% pour un marqueur et une énergie de faisceau définis.
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Dates and versions

tel-03177291 , version 1 (23-03-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03177291 , version 1

Cite

Claire-Anne Reidel. Applications for CMOS pixel sensors in ion-beam therapy. Physics [physics]. Université de Strasbourg, 2020. English. ⟨NNT : 2020STRAE040⟩. ⟨tel-03177291⟩
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