rayonnement de freinage sur le patient avec un accélérateur d'électron

Bonjour à tous,

J'aimerais avoir une confirmation des données que j'ai pu trouver sur la distribution angulaire du rayonnement de freinage sur un patient subissant un examen de radiothérapie.

L'énergie des électrons de l'accélérateur va de 4 à 10 MeV. D'après ce que j'ai pu trouver l'énergie et l'intensité (ou flux) des RX dépendent de l'angle de diffusion, elles seraient maximum dans l'axe du faisceau (angle = 0°) et minimum dans la direction opposée (angle = 180°).

Qu'en pensez-vous?

Merci.

Bonjour,

Je comprends mal ta question. Et surtout le titre.

Pour moi :
1- un accélérateur fournit une certaine tension, qui peut varier (par exemple de 4 à 10 MV).
2- Tous les électrons accélérés ont une énergie identique et proportionnelle à la tension, par exemple 10 MeV si la tension était de 10 MV.
3- Par rayonnement de freinage avec l'anodre de du tube, il y a production de rayons X.
4 - Effectivement la distribution des rayons X varie avec l'angle, ce qui explique l'inclinaison de l'anode par rapport au faisceau d'électrons et la fenêtre de sortie du tube.
5 - Le rayon X est l'énergie perdue par freinage de l'électron, donc plus il est freiné (et en même temps dévié) par l'attraction électrostatique du noyau des atomes de l'anode, plus le rayon X a une énergie importante.
6 - Ce phénomène de rayonnemment (X) de freinage (de l'électron) ne se produit que dans le tube, car il faut des gros noyaux (p.ex. tungstène).
7- Ce phénomène de freinage est négligeable dans le patient car l'humain contient surtout des atomes légers (C,N,O,H, etc..).
8- Il y a bien un phénomène de diffusion dans le patient, c'est la diffusion Compton. Elle concerne les rayons X produits, qui sont des photons avec les couches électroniques des atomes du patient.

Peux-tu me dire à quel endroit se situe ta question ? Dans le tube de l'accélérateur ? Dans le patient ?
Merci de tes précisions.

Pas tout à fait d'accord avec certains points de Balda. Cela va dépendre du type d'accélérateur. Dans le cas des LINACS et des cyclotrons, il n'y a pas nécessairement de proportionnalité, et l'énergie du faisceau d'électron n'est pas égale à la tension accélératrice. Ce n'est le cas que sur les Van de Graaf il me semble.

Si l'on se place au niveau de la cible, il y a effectivement une répartition angulaire du faisceau de RX produit, maximal dans l'axe du faisceau, minimal à 180°. Mais ce n'est pas le seul facteur entrainant une modification du flux de RX émis. L'épaisseur de la cible par exemple va aussi avoir son importance.

Mais en fait, que cherches tu à savoir ? La répartition du faisceau de RX suivant l'axe de regard ?

klax

J'ai dit une grosse bêtise, mais pas celle que souligne klax*.

Ginette parlant de radiothérapie, je suis parti sur le linac que je connais assez bien.
J'ai oublié qu'en radiothérapie externe on faisait aussi des faisceaux électrons pour certaines indications.
Il est donc alors possible de parler de rayonnement de freinage dans le corps du patient.

Je reviens donc directement à mon point 7 : vu les noyaux de la matière qui nous compose, le rayonnement de freinage doit à mon humble avis avoir un rendement très faible devant les intéractions électron incident-couches électroniques.
Les pros de la simulation par MonteCarlo doivent pouvoir nous estimer ça.

* klax, je suis intéressé par tes précisions sur les différents accélérateurs car pour moi l'eV est par définition l'énergie cinétique d'un électron dans un champ électrique de 1 V. Je ne vois de souci que lorsque la tension efficace est inférieure à la tension nominale ou problème de vide dans la cavité accélératrice. Pour les hadrons en cyclotrons ou synchro-cyclotrons, il faudrait également parler des effets relativistes en fin de spirale.

oui, ce que je cherche à savoir C'est connaître le spectre de rayonnement de freinage d'un faisceau d'électron de 10 MeV sur un patient. Ce que j'ai pu trouver jusqu'à présent, c'est quel'énergie et l'intensité des RX dépendent de l'angle de diffusion, elles seraient maximum dans l'axe du faisceau (angle = 0°) et minimum dans la direction opposée (angle = 180°).

Ce que j'aimerai connaître c'est à quelle énergie correspond l'intensité maximum et si celle-ci se situe bien dans l'axe du faisceau.

J'ai eu l'occasion d'en discuter et beaucoup pensent que le rayonnement de freinage dans le patient est négligeable car il s'agit d'atome léger or si on va sur le NIST et que l'on regarde la courbe du pouvoir d'arrêt de l'électron dans les tissus mous pour des hautes énergies (de l'ordre du MeV), on constate que le rayonnement de freinage n'est pas du tout négligeable.

Merci pour votre aide.

Bonjour
Mais nous avons aussi de bonnes courbes :
http://www.rpcirkus.org/documentation/generale/donnees-bases
KLOUG

Bonjour,

il est possible d'approximer (ça se dit ça ?) en considérant que le spectre des RX émis aura une intensité de flux maximal au tiers de l'énergie des électrons.

Kloug a montré quelques spectres, un autre document est disponible ici
Les NCRP 144 et 151 donnent les outils mathématiques pour déterminer ces spectres (mais je ne les ai plus à dispositions... )

Merci Kloug pour les courbes.

J'ai regardé la courbe dans le cas des tissus mous. Pour Une énergie de 10 MeV, le rendement de freinage est de 4,12%, ce qui ne me semble pas négligeable étant donné l'énergie de l'électron.

Concernant le document de klax, l'énergie correspondant au flux max serait égale à 3,33 MeV. Est-ce que les photons de cette énergie sont émis dans l'axe du faisceau d'électrons?

Le tiers, c'est une approximation, cela va changer selon la cible.
Cette courbe de distribution en énergie est valable dans l'axe du faisceau, je ne sais pas si la distribution est la même avec un angle différent. C'est une bonne question ça...vais creuser...

effectivement l'énergie correspondant à l'intensité maximum est sans doute différente dans le cas d'un patient. intuitivement, je dirai qu'elle est plus élevée.

C'est vrai que l'on connait principalement, le spectre de rayonnement de freinage dans un tube à rayons X mais cible en tungstène avec une pente qui doit changer la distribution angulaire du rayonnement de freinage et peut-être l'énergie de l'intensité max.

Sur internet, je ne trouve que des éléments de réponse que sur la variation de certain paramètre (énergie, matériaux de la cible mAs) mais pas sur l'ensemble des paramètres possibles (orientation de la cible par exemple).

Les cibles des tubes actuels sont réflectives et leur pente est faite pour que l'angle d'intensité maximal soit perpendiculaire à la surface, si je ne dis pas de bêtise supplémentaire.

Je me demande d'ailleurs si le patient ne se comporterait pas plutôt comme une cible transmitive ? Mais là aussi c'est peut-être une bêtise...

BaldaquIntrigué

Est-ce que quelqu'un pourrait me faire des simulations monte carlo sur MCNPX par exemple pour que je puisse comprendre complètement ce qui passe. En faisant des recherches sur internet, j'ai pu piocher différentes infos mais je n'arrive pas à trouver un spectre de bremsstralung sur des tissus mous...

Là où je travaille, je n'ai pas de possibilité de faire des simulations sur ce type de code de calcul.

Merci.

Bonjour,

Je pourrai éventuellement répondre à ta demande, c'est surtout au niveau du temps que je risque d'être court, mais pour un cas simple, pourquoi pas ?
J'utilise le code FLUKA qui est du même principe que MCNPX.

Il me faudrait le maximum de précisions possibles quant à ta situation, sachant que plus je peux intégrer une situation proche de la réalité, plus la simulation voudra "dire quelque chose".
Je te recopie ci-dessous une partie d'un document que j'ai rédigé, pour certains aspects tu as déjà répondu (faisceau d'électrons de 4 à 10 MeV).

Tu peux me contacter par MP si la proposition t'intéresse.

*****************

- Bonne description de la situation : plans, cotes, dans toutes
les dimensions d’intérêt.
=> GÉOMÉTRIE
- Le plus de précisions possibles sur la composition des
matériaux, ceux d’intérêt, ceux dont les épaisseurs peuvent
amener à interagir (atténuer ou autre) avec les
rayonnements ionisants émis. => MATÉRIEL
- Description du ou des termes source : position(s), énergie(s),
type de propagation (ponctuelle, faisceau, isotrope, etc.),
type(s) de particule(s) à considérer, monoénergétique ou
spectre (discret, continu) énergétique, et paramètres
d’intensité : courant (pour faisceau), activité (source
radioactive), flux, fluence, etc. => SOURCE

********************

@+
SW

Baldaquin a écrit:

klax, je suis intéressé par tes précisions sur les différents accélérateurs car pour moi l'eV est par définition l'énergie cinétique d'un électron dans un champ électrique de 1 V. Je ne vois de souci que lorsque la tension efficace est inférieure à la tension nominale ou problème de vide dans la cavité accélératrice. Pour les hadrons en cyclotrons ou synchro-cyclotrons, il faudrait également parler des effets relativistes en fin de spirale

J'ai récupéré quelques documents pour compléter celui existant sur les accélérateurs. ça devrait répondre à la première partie de ta question. Concernant les hadrons dans les cyclos, ça sort par contre de mon domaine de compétences...