Développement d'une méthode de dosimétrie 3D par gel destinée au contrôle qualité des plans de traitement de radiothérapie utilisant des faisceaux de particules chargées à ultra haut débit de dose (FLASH) // Development of a 3D gel dosimetry method for qu

La radiothérapie FLASH à ultra haut débit de dose est l'une des innovations les plus prometteuses de la dernière décennie en radio-oncologie. Elle a non seulement le potentiel d'éradiquer les tumeurs radio-résistantes, mais en plus de réduire les effets secondaires indésirables, contribuant ainsi à la capacité d'augmenter le taux de guérison et une amélioration de la qualité de vie des patients. Toutefois, l'infrastructure dosimétrique est en retard avec cette avancée clinique et technologique, avec les dosimètres actuels qui ne sont plus adaptés et aucun de ceux en cours de développement ne faisant consensus.
Le gel dosimétrique à lecture optique développé au LNHB-MD (CEA Paris-Saclay) pourrait s’avérer un candidat prometteur car les mesures en faisceau de photons ont montré une réponse linéaire sur une large gamme de dose (0,25 - 10 Gy) ainsi qu’une indépendance en énergie (6 - 20 MV) et en débit de dose (1 - 6 Gy/min). De plus, ce dosimètre équivalent-eau à une capacité unique à fournir des mesures en trois dimensions à haute résolution spatiale (< 1 mm) avec une incertitude combinée associée d’environ 2% (k = 1). Cette méthode dosimétrique a été validée pour le contrôle qualité de plans de traitement de radiothérapie conventionnelle mais n’a jamais été testée en faisceaux FLASH.
Ce projet doctoral vise à mettre au point une méthode de dosimétrie 3D par gel adaptée pour la radiothérapie FLASH délivrée par faisceaux de particules chargées : (1) électrons à énergie conventionnelle (= 10 MeV), (2) électrons à très haute énergie (VHEE = 50 MeV), et (3) protons (= 100 MeV). Pour chacun de ces types de faisceaux, disponibles à l’Institut Curie à Orsay mais également à Gustave Roussy à Villejuif, la validation de la distribution de dose mesurée par gel sera réalisée par comparaison à des mesures avec d’autres dosimètres (e.g. diamant, alanine) et des simulations Monte Carlo.
Cette étude apportera une contribution significative à l’amélioration de la sécurité des patients, à l’optimisation de l’efficacité des traitements et à la future intégration de la radiothérapie FLASH en pratique clinique.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ultra-high-dose-rate FLASH radiotherapy is one of the most promising innovations of the last decade in radiation oncology. It has the potential to eradicate radioresistant tumours and reduce unwanted side effects, that in turn increases cure rates and improves patient quality of life. However, dosimetry infrastructure is lagging behind this clinical and technological advance, with current dosimeters no longer suitable and none of those under development achieving consensus.
The optically read dosimetric gel developed at LNHB-MD (CEA Paris-Saclay) is a promising candidate, as photon beam measurements have shown a linear response over a wide dose range (0.25 - 10 Gy) as well as independence in energy (6 - 20 MV) and dose rate (1 - 6 Gy/min). In addition, this water-equivalent dosimeter has the unique ability to provide three-dimensional measurements with high spatial resolution (< 1 mm) with an associated combined uncertainty of approximately 2% (k = 1). This dosimetry method has been validated for quality control of conventional radiotherapy treatment plans but has never been tested with FLASH beams.
This doctoral project aims to develop a 3D gel dosimetry method suitable for FLASH radiotherapy delivered by charged particle beams: (1) conventional energy electrons (= 10 MeV), (2) very high energy electrons (VHEE = 50 MeV), and (3) protons (= 100 MeV). For each of these types of beams, available at the Institut Curie in Orsay and also at Gustave Roussy in Villejuif, the validation of the dose distribution measured by gel will be carried out by comparison with measurements using other dosimeters (e.g. diamond, alanine) and Monte Carlo simulations.
This study will make a significant contribution to improving patient safety, optimising treatment efficacy and the future integration of FLASH radiotherapy into clinical practice.


------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service Instrumentation et Métrologie des Rayonnements Ionisants
Laboratoire : Laboratoire National Henri Becquerel pour la Métrologie de la Dose
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : DUFRENEIX Stéphane
Organisme : Institut de Cancérologie de l’Ouest (ICO)
Laboratoire : Service de Physique Médicale
URL : https://www.linkedin.com/in/aurélien-beaumais-38754680/
URL : http://www.lnhb.fr/
URL : https://www.researchgate.net/profile/Stephane-Dufreneix-2

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service Instrumentation et Métrologie des Rayonnements Ionisants

Master 2 Physique médicale