A cost-effective monitoring technique in particle therapy via uncollimated prompt gamma peak integration
- Others:
- 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 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)-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)
- Unité de Radiothérapie ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; 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) ; UNICANCER-Université Côte d'Azur (UCA)-UNICANCER-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre de Lutte contre le Cancer
- 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])
- Centre Léon Bérard [Lyon]
- Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS) ; Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; 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)
- Imagerie Tomographique et Radiothérapie ; Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé (CREATIS) ; Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; 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-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)
Description
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.
Abstract
International audience
Additional details
- URL
- https://hal.science/hal-01508408
- URN
- urn:oai:HAL:hal-01508408v1
- Origin repository
- UNICA