1. Types de rayonnements. 2. Interactions des photons et électrons avec la matière. 3. Photons: création. 4. Accélérateurs

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1 F. Crop

2 1. Types de rayonnements 2. Interactions des photons et électrons avec la matière 3. Photons: création 4. Accélérateurs

3 Rayonnements 1. Non-ionisant Ex: four micro-onde ; GSM 2. Ionisant a. Direct (e-, α, protons ) b. Indirect (γ, rayons-x, neutrons )

4 IRM - NMR Echo - Ultrasound

5 Atome Noyau: protons + neutrons (nucléons, A) Electrons ; = nombre de protons (Z)

6 Rayonnements ionisants radiations provoquant l ionisation des atomes : électrons arrachés du cortège énergie > quelques ev Effets: ruptures de liaisons moléculaires Création de radicaux libres

7 Effets sur tissus

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9 1. Types de rayonnements 2. Interactions des photons et électrons avec la matière 3. Photons: création 4. Accélérateurs

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11 1) Effet photoélectrique electron interaction prédominante pour les «faibles» énergies (< 300 kev) le photon est absorbé probabilité d interaction dépend du Z (nombre de protons ou d électrons de l atome) plomb (Z élevé) utilisé pour le blindage

12 2) Effet Compton interaction prédominante entre 300 kev et 25 MeV (=énergies en RT) une partie de l énergie du photon est transférée à l électron qui est éjecté le photon est dévié de sa trajectoire mais continue sa course ( rayonnement diffusé)

13 3) Production de paires positon electron Interaction commence à 1.02 MeV et est importante et/ou prédominante pour énergies > 6 à 10 MeV Le photon est transformé dans un électron et positon. Son énergie est utilisé pour la création de paire electron-positon et ce qui reste est transférée vers ces 2 particules Le photon est absorbé

14 atténuation sous l effet des différentes interactions, l intensité d un faisceau incident diminue exponentiellement avec la profondeur traversée I(x) = I 0 e μx coefficient d atténuation linéaire μ : dépend du type de milieu (densité, composition) et de l énergie du faisceau

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17 perdent leur énergie par collisions successives, suivant des parcours beaucoup plus sinueux Exprimé dans «pouvoir d arrêt»:

18 perdent leur énergie par collisions successives, suivant des parcours beaucoup plus sinueux Exprimé dans «pouvoir d arrêt»: e - photons

19 on définit la dose absorbée comme la quantité d énergie déposée par unité de masse du milieu absorbant D = E abs Masse 1 Gy = 1 J / kg (1 J = 6.24 x ev) Définition SI 1974! («rad»: ancien unité, 1951, mais non-si)

20 Différence fondamentale entre photons et électrons les électrons déposent leur énergie localement à la suite de collisions : on dit que l énergie est absorbée contribution directe à la dose!! les photons transmettent leur énergie à des électrons qui la déposeront ensuite dans le milieu : l énergie est transférée contribution indirecte à la dose e - la dose est toujours donnée par les électrons! RX

21 1. Types de rayonnements 2. Interactions des photons et électrons avec la matière 3. Photons: création 4. Accélérateurs

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23 Rayon-X caractéristique Transition entre échelles atomaire Gamma Transitions nucléaire: radioactivité Annihilation e- et e+ 2*γ Bremsstrahlung (rayonnement de freinage) Intéraction e- avec noyau

24 Rayon-X caractéristique

25 Le processus où un noyau instable décrois dans une nouvelle configuration nucléaire (qui peut être stable ou instable) Si instable, le processus peut continuer jusqu à qu il y a une configuration stable atteint Henri Becquerel 1896

26 Activité: Unité: Bq = 1/s Ancien unité: «curie»: 1 Ci = 3.7x /s Cf: activité de 1 g de Ra-226 Mais en réalité Ci Décroissance de P en D:

27 Curiethérapie «Téléthérapie»: source Cobalt Médecine Nucléaire

28 SPECT PET

29 Modes de décroissance: α β (β+, β-, Electron Capture) γ (γ et conversion interne) Fission spontané

30 T 1/2 : 5.3 ans

31 Bremsstrahlung

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33 Radiography - RX Computed Tomograpy - CT

34 Accélérateur linéaire

35 première étape : production et accélération du faisceau d électrons (focalisé) canon à électrons : production et pré-accélération à 50 kev tube : accélération ( MeV) par interaction avec ondes électromagnétiques résonantes déviation : le faisceau est dévié de 90 par un aimant

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37 deuxième étape : traitement du faisceau

38 deuxième étape : traitement du faisceau en mode photons : le faisceau d électrons vient frapper une cible en tungstène but : production de rayonnement de freinage («bremsstrahlung») = rayons X (photons) spectre d énergie continu dont le maximum est égal à l énergie du faisceau d électrons de départ le faisceau de photons produit a une distribution d intensité nonisotrope (dirigée vers l avant) en mode électrons: la cible est déplacée hors de la trajectoire du faisceau on garde donc un faisceau d électrons focalisé

39 deuxième étape : traitement du faisceau en mode photons : le faisceau passe dans un cône égalisateur but : obtenir une distribution d intensité homogène (profil de dose plat) en mode électrons: le faisceau d électrons passe dans un diffuseur but : passer d un faisceau focalisé à un faisceau divergent

40 deuxième étape : traitement du faisceau chambre moniteur but : chambre d ionisation permettant de mesurer la dose délivrée pendant l irradiation et d arrêter le faisceau (mesure les UM) en conditions de référence, 100 UM = 1 Gy

41 deuxième étape : traitement du faisceau collimation secondaire (mâchoires, collimateur multilames MLC, applicateurs d électrons) + filtres en coin but : définir la taille et la forme du faisceau délivré au patient MLC pour les photons (trajectoires rectilignes) : forme du faisceau filtres en coin pour les photons : déformation isodoses applicateurs et caches plombés pour les électrons (trajectoires