RECHERCHE D'UNE CHAMBRE

D'IONISATION DE PETIT VOLUME POUR

L'ETABLISSEMENT DES REFERENCES

PRIMAIRES EN RADIOTHERAPIE DU

LNHB EN CHAMP 2x2 cm²

L. de Carlan , M. Le Roy, F. Delaunay,

M. Donois, P. Fournier, A. Ostrowsky,

A.Vouillaume, JM. Bordy

Journées des LARD 10/11

2

Contexte et objectifs

External Beam Cancer Therapy

(Euramet 2008-2011)

proposer des références dosimétriques pour les petits champs d’irradiation en RT externe

Étude des petits champs d’irradiation

Énergies : X6 SC, X6 et X12

Champs : 4x4 cm² et 2x2 cm²

3

Faisceau, Instrument primaire et chambre d’ionisation associée

10 x 10 cm²

Calorimètre GR-9

diamètre 16 mm NE 2571

h=24 mm

4 x 4 cm²

NE 2577

h= 8,3 mm

Calorimètre GR-9

diamètre 16 mm

2 x 2 cm²

4

Faisceau

Champ 2 x 2 cm²

- Collimateur alliage de W

- 10 cm profondeur

Instrument

primaire

« construction et mise en œuvre d’un calorimètre en graphite de petite section » A. Ostrowsky

Calorimètre GR-10

Diamètre 6 mm

Chambre

d’ionisation

associée

Objet de cette communication : développer ou rechercher une CI adaptée au champ 2x2 cm²

5

Champ 2 x 2 cm²

Étude réalisée 2 étapes

Recherche de CI commerciales adaptées au besoin

Développement d’une CI adaptée

Sinon

Deux critères principaux : • stabilité du courant sous irradiation : 0,1 % de variation • courbe de saturation satisfaisante; I=f(V)

Étalonnage des centres à l’accélérateur saturne-43 du LNHB 6

Pour certaines chambres d’ionisation de petit volume, écart

de 2,3 % observé entre NDw Co-60 mesuré et celui calculé

6 MV

12 MV

20 MV

kQ=NDW/NDWCo

7

Dans l’air (durée d’irradiation)

Équilibre électronique

0,50 m de la source

210mm 290 mm

Étude préliminaire

PTW 31014

8

Evolution du courant à tension constante ( 150V)

-1.1140E-11

-1.1120E-11

-1.1100E-11

-1.1080E-11

-1.1060E-11

-1.1040E-11

-1.1020E-11

-1.1000E-11

14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12 09:36

Temps d'exposition

Co

ura

nt

(A)

1.1%

Problème CEE : Changement de méthode

9

• Installation des chambres

Irradiation de 2 chambres simultanément Installation des chambres dans les billes de

verre pour assurer équilibre électronique sans

maintenir CI dans l’eau

10

Résultats confrontés à ceux de la chambre NE 2571

NE

2571

31014

3

31015

2

31016

3

CC04

3

CC01

3

A1SL

4

A14SL

3

A16

3

Volume sensible

(cm3) 0,6 0,015 0,030 0,016 0,04 0,01 0,057 0,016 0,007

VNE2571/Vch 1 40 20 37 15 60 10 37 85

Tension nominale

(V) 300 150 225 225 200 100 300 225 150

Les chambres étudiées PTW Exradin

IBA

Chambres référencées dans le protocole TRS 398 (MAJ 2006)

plusieurs chambres de chaque type

11

Principe de la mesure

• Chronogramme des mesures

Source 0

1

Chambre 1

Tension nominale (+)

Tension nominale (-)

0V

Tension nominale (+)

0V

Tension nominale (-)

Chambre 2

Initialisation haute tension

+ Equilibre thermique

(2 heures)

Stabilité Paliers de tension chambre 1 Paliers de tension chambre 2 Mouvement

propre Stabilité chambre 2

12

Source 0

1

Chambre 1

Tension nominale (+)

Tension nominale (-)

0V

Tension nominale (+)

0V

Tension nominale (-)

Chambre 2

Initialisation haute tension

+ Equilibre thermique

(2 heures)

Stabilité Paliers de tension chambre 1 Paliers de tension chambre 2 Mouvement

propre Stabilité chambre 2

13

Stabilité

Chambres ptw31014

Evolution du courant à tension constante ptw31014_767

-3.542E-11

-3.5415E-11

-3.541E-11

-3.5405E-11

-3.54E-11

-3.5395E-11

-3.539E-11

00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12

Durée d'irradiation

Co

ura

nt

mesu

ré (

A)

0.057%

Evolution du courant à tension constante ( 150V)

-1.1140E-11

-1.1120E-11

-1.1100E-11

-1.1080E-11

-1.1060E-11

-1.1040E-11

-1.1020E-11

-1.1000E-11

14:24 16:48 19:12 21:36 00:00 02:24 04:48 07:12 09:36

Temps d'exposition

Co

ura

nt

(A)

1.1%

Ptw31014_515 testée avec CEE

Ptw31014_768 testée le 27/05/2010

Ptw31014_767 testée le 25/06/2010

Ptw31014_515 testée le 29/06/2010

Evolution du courant à tension constante (150V)

-3.1032E-11

-3.1030E-11

-3.1028E-11

-3.1026E-11

-3.1024E-11

-3.1022E-11

-3.1020E-11

-3.1018E-11

-3.1016E-11

-3.1014E-11

-3.1012E-1100:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12

Temps d'exposition

Co

ura

nt

(A)

0.052%

Evolution du courant à tension constante ptw31014_515

-3.547E-11

-3.5465E-11

-3.546E-11

-3.5455E-11

-3.545E-11

-3.5445E-11

-3.544E-11

00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12

Durée d'irradiation

Co

ura

nt

mesu

ré

0.068

dans billes de verre

14

Stabilité Exradin A16

Stabilité A16_101371

-2.13E-11

-2.129E-11

-2.128E-11

-2.127E-11

-2.126E-11

-2.125E-11

-2.124E-11

-2.123E-11

-2.122E-11

00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12

Durée d'irradiation

Co

ura

nt

mesu

ré (

A)

0.30%

Evolution du courant à tension constante A16_XAA090768

-1.8215E-11

-1.821E-11

-1.8205E-11

-1.82E-11

-1.8195E-11

-1.819E-11

-1.8185E-11

00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12

Durée d'irradiation

Co

ura

nt

me

su

ré

0.123

Exradin A16_XAA090768 testée le 05/07/2010

Exradin A16_101372 testée le 22/06/2010

Exradin A16_101371 testée le 22/06/2010

Stabilité A16_101372

-1.719E-11

-1.718E-11

-1.717E-11

-1.716E-11

-1.715E-11

-1.714E-11

-1.713E-11

-1.712E-11

00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12

Durée d'irradiation

Co

ura

nt

mes

uré

(A

)

0.27%

15

Conclusion sur la stabilité

16

Stabilité des chambres

0.9985

0.9990

0.9995

1.0000

1.0005

1.0010

1.0015

00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48

Temps

I(t)

/I(0

)

A1SL_987

A1SL_986

A14SL_100711

ibaCC04_93340

ptw31015_255

ptw31015_256

ptw31016_504

A1SL_988

ptw31014_768

ptw31014_767

ptw31016_503

ptw31014_515

ptw31016_181

A1SL_XW022442

A14SL_XAF023391

CC01_9132

CC04_9082

Exradin A1SL (4/4)

Exradin A14SL (2/3)

Exradin A16 (0/3)

IBACC04 (2/3)

IBACC01 (1/3)

PTW31015 (2/2)

PTW31014 (3/3)

PTW31016 (3/3)

17

Source 0

1

Chambre 1

Tension nominale (+)

Tension nominale (-)

0V

Tension nominale (+)

0V

Tension nominale (-)

Chambre 2

Initialisation haute tension

+ Equilibre thermique

(2 heures)

Stabilité Paliers de tension chambre 1 Paliers de tension chambre 2 Mouvement

propre Stabilité chambre 2

Saturation/palier NE2571

Evolution du courant en fonction de la tension

5.650E-10

5.700E-10

5.750E-10

5.800E-10

5.850E-10

5.900E-10

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tension (V)

Cour

ant (

A)

Tension Négative Tension Positive

0.9%

18

19

Paliers de tension après stabilisation Chambres ptw31014

I(V) ptw31014_767 zoomée

3.100E-11

3.150E-11

3.200E-11

3.250E-11

3.300E-11

3.350E-11

3.400E-11

3.450E-11

3.500E-11

3.550E-11

3.600E-11

3.650E-11

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tensions (V)

Co

ura

nt

(A)

Tensions décroissantes négatives Tensions décroissantes positives

Tensions croissantes négatives Tensions croissantes positives

1.45%

Evolution du courant en fonction de la tension

2.640E-11

2.680E-11

2.720E-11

2.760E-11

2.800E-11

2.840E-11

2.880E-11

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Tension (V)

Co

ura

nt

(A)

Tension Négative Tension Positive

0.54%

0.38%

1.5%

Ptw31014_515 testée par Aurélie

Ptw31014_768 testée le 27/05/2010

Ptw31014_767 testée le 25/06/2010

Ptw31014_515 testée le 29/06/2010

I(V) ptw31014_768 (zoomé)

2.8E-11

2.85E-11

2.9E-11

2.95E-11

3E-11

3.05E-11

3.1E-11

3.15E-11

3.2E-11

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tension (V)

Co

ura

nt

(A)

Tensions décroissantes positives Tensions décroissantes négatives

Tensions croissantes négatives Tensions croissantes positives

I(V) ptw31014_515 (zoomé)

3.3E-11

3.35E-11

3.4E-11

3.45E-11

3.5E-11

3.55E-11

3.6E-11

3.65E-11

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tension (V)

Co

ura

nt

(A)

Tensions décroissantes négatives Tensions décroissantes positives

Tensions croissantes négatives Tensions croissantes positives

1.43%

20

Paliers de tension après stabilisation Chambres ptw31015

I(V) ptw31015_256 (zoomé)

5.5E-11

5.6E-11

5.7E-11

5.8E-11

5.9E-11

6E-11

0 50 100 150 200 250Tensions (V)

Co

ura

nt

(A)

Tensions positives Tensions négatives

1.67%

Ptw31015_255 testée le 03/05/2010

Ptw31015_256 testée le 03/05/2010

I(V) ptw31015_255 (zoomé)

6.1E-11

6.2E-11

6.3E-11

6.4E-11

6.5E-11

6.6E-11

6.7E-11

0 50 100 150 200 250Tensions (V)

Co

ura

nt

(A)

Tensions positives décroissantes Tensions négatives décroissantes

Tensions négatives croissantes Tensions positives croissantes

1.54%

P.B : détermination du Kpol et

du Krec!

21

Conclusion sur les paliers en tension

a

bs(I

)/a

bs(I

0)

22

Saturation relative

0.9

0.925

0.95

0.975

1

1.025

-300 -200 -100 0 100 200 300

Tensions (V)

ab

s(I

)/a

bs

(I0

)

A1SL_987

A1SL_986

A16_1013711

CC01_93420

CC01_93430

CC04_93340

CC04_93350

A1SL_988

A1SL_XW022442

CC01_9132

CC04_9082

Tension(v. absolue) augmente Courant (v. absolue) augmente abs(I;V<Vnom)<abs(I;Vnom)

1,000

Exradin A1SL (3/4)

Exradin A14SL (0/3)

Exradin A16 (1/3)

IBA CC04 (3/3)

IBA CC01 (3/3)

PTW31015 (0/2)

PTW31014 (0/3)

PTW31016 (0/3)

23 Conclusion

Chambres retenues

sur les 2 critères :

- A1SL (987, 986, 988 et

XW022442)

- ibaCC04 (93340 et

9082)

- ibaCC01_9132

Chambres retenues

sur le 2nd critère :

- A1SL (987, 986, 988)

- A16_101371

- ibaCC04 (93350,

93340 et 9132)

-ibaCC01 (93420, 93430

et 9132)

Chambres retenues sur

ce 1er critère :

- Exradin A1SL (987, 986,

988 et XW022442)

- Exradin A14SL (100711

et XAF023391)

-ibaCC04 (93340 et 9082)

-ptw31015 (255 et 256)

-ptw31014 (767, 768 et

215)

-ptw31016 (503, 504 et

181)

-ibaCC01_9082

ET

Exradin A1SL (0,057cm3)

24

0.9990

0.9995

1.0000

1.0005

1.0010

8:24 9:36 10:48 12:00 13:12 14:24 15:36 16:48 18:00 19:12

Stabilité A1SL n°XW022442 sur une journée

X12 - Champ 10x10 cm²

Étude de la chambre A1SL n°022442 à Delphes

Écart-max = 1,0005

Comportement conforme à nos attentes

0.990

0.992

0.994

0.996

0.998

1.000

1.002

0 100 200 300 400

tension positive

tension négative

Paliers Exradin n°XW022442 X12 - champ 10x10 cm²

25

0.998

0.999

1.000

1.001

1.002

Suivi des TOPs A1SL n°XW022442 du 22/04/2010 au 11/05/2010

X6 SC – Champ 2x2 cm²

TOP (A1SL/moniteur)

Moniteur: A12S avant le collimateur

Étude de la chambre A1SL n°022442 à Delphes

Stabilité à moyen terme

26

Conclusion

Le modèle A1SL semble donc le plus adapté car toutes les chambres de ce modèle qui ont été testées répondent parfaitement aux deux critères exigés

à savoir la stabilité et la réponse aux paliers en tension.

Exradin A1SL (0,057cm3)

“Assessment of small volume ionization

chambers for use as reference dosimeters in

high energy photon beams” (M. Le Roy, L. de

Carlan, F. Delaunay, M. Donois, P. Fournier, A.

Ostrowsky, A. Vouillaume and J.M. Bordy) PMB

56 (2011) 5637–5650

Φ < 5 mm

10 x 10 cm² 2 x 2 cm²

Thèse 2011-2014+ Appel projets INSERM

Proposition du LNHB pour les champs de dimensions inférieures 27

Laboratoire de

métrologie

+

Industriels

+

Physiciens médicaux