Etude par simulation Monte-Carlo des caractéristiques physiques des faisceaux d’ions 16O en hadronthérapie

Abstract

Actuellement, les ions 16O sont en pleine discussion afin de les introduire dans des pratiques cliniques en raison de leurs propriétés physiques et radiobiologiques. Lorsqu’un faisceau d’ions est choisi pour être utilisé en thérapie, ses caractéristiques physiques doivent être étudiées. Dans ce travail, la simulation MC (code PHITS) a été utilisée pour étudier les propriétés d'interaction et de dépôt de dose d’un faisceau d'ions 16O dans l'eau et le milieu tissulaire humain afin de déterminer leurs avantages et inconvénients dans la thérapie par faisceau d’ions. Une validation du code PHITS pour le profil de dose en profondeur des ions 16O dans l’eau a été effectuée. L'effet du potentiel moyen d'ionisation de l'eau sur la position du pic de Bragg et la portée des ions 16O dans l'eau a été démontré. La contribution des particules secondaires produites par la fragmentation nucléaire à la dose totale a été déterminée. Il a été confirmé que les particules secondaires contribuent au dépôt de dose derrière le pic de Bragg. La dose en profondeur du faisceau d'ions 16O dans divers tissus humains a été également étudiée. Il a été aussi montré que la dose déposée par les neutrons secondaires dans le patient est très faible devant la dose totale. Les ions 16O présentent un TEL élevé et une faible diffusion latérale par rapport aux ions 1H, 4He, 12C. L’imagerie par TEP peut être utilisée pour le contrôle en ligne de l’irradiation. Si les organes situés derrière la tumeur sont résistants, la combinaison des caractéristiques physiques et radiobiologiques des faisceaux 16O permet de les sélectionner pour le traitement des tumeurs radiorésistantes profondes.