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Cyclotrons et synchrotrons: gestion et
 applications médicales


josé GONZALEZ 
"Cyclotrons et synchrotrons: gestion et applications médicales", DUPIN Mathieu, GONZALEZ José, Projet d'Intégration, MASTER Management des Technologies en Santé (MTS), UTC, 2005-2006
URL : https://www.utc.fr/formations/master/professionnelle/technologie_sante.html ; Université de Technologie de Compiègne
RESUME

L’utilisation du 18FDG dans les établissements de santé requiert l’usage d’un cyclotron. L’implantation de celui-ci représente un investissement considérable pour un seul établissement. Toutefois, selon la consommation en 18FDG de chaque structure, il serait plus intéressant d’investir dans l’installation d’un cyclotron. Etant donné son importance dans le domaine de la recherche et de l’industrie, son exploitation peut faire l’objet d’un partenariat.
En effet, le transport des produits radiopharmaceutiques oblige des délais de livraison courts étant donnée la période de demi-vie de ces éléments. Le site de production ne doit donc pas être trop éloigné de l’établissement de santé. Le fait de disposer d’un cyclotron sur site, élimine de fait cette contrainte. Suivant l’arrêté du 18 décembre 2001, il est prévu que la France s’équipe d’un appareil TEP pour chaque million d’habitant, ce qui entraînera inévitablement une forte augmentation de la consommation des produits radiopharmaceutiques.

Mots clés : Isotope, Radiotraceurs, protonthérapie, fluorodéoxyglucose (18FDG), positon, radiosynthèses, radiopharmaceutiques, radiothérapie.

ABSTRACT

The cyclotron is necessary to product the 18FDG used in hospitals. The establishment of a cyclotron is a huge investment for only one hospital. Somehow, regarding to the 18FDG consumption of each structure, it would be more interesting to possess one. More over, cyclotrons are also used in research and industry; that is why it can be exploited as a partnership.
    The transport time of radiopharmaceutical products must be as quick as possible; it is due to the short half-life period of those elements. The production place cannot be far from the hospitals. Having a “on-site-cyclotron copes” with this drawback. According to the decree of the 18th December 2001, France is supposed to have a PET scan for each million of person, which will increase the use of radiopharmaceutical products.

Keywords : isotope, radiotracer, protontherapy, radiotherapy, fluodeoxyglucose (18FDG), positon, radio synthesis, radiopharmaceutical product.


Sommaire



INTRODUCTION

I Généralités

1) Principe de fonctionnement

2. Applications médicales

a) Applications à la TEP

b) Le 18F-FDG en cancérologie

c) La protonthérapie

II  Le cyclotron au  sein d’un établissement de santé

1)  Les cyclotrons en France

2) Financement, installation  et  coût d’implantation

a) Le cyclotron de Nancy [5]

b) Le cyclotron de Nîmes [6]

c) Le cyclotron de Clermont-Ferrand [7]

3) Exploitation d’un cyclotron

4) La réglementation

III Perspectives d’avenir : Les Synchrotrons

1) Fonctionnement [10]

2)Le rayonnement synchrotron

3) Applications en médecine [11]

4) Enjeux  de l’implantation du synchrotron Soleil en région parisienne.

CONCLUSION

Annexe

Bibliographie et Sites Internet

Tables des illustrations



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INTRODUCTION

    De nos jours l’emploi d’éléments radioactifs est quotidien au sein d’un établissement de santé qui pratique des examens utilisant la tomographie par émission de positons (TEP).

Il faut donc produire des isotopes radioactifs de façon à pouvoir approvisionner ces établissements.

La technique employée pour la fabrication de ces isotopes est l’accélération de particules via l’utilisation d’un cyclotron.

Une contrainte à laquelle il faut faire face est la durée de vie de ces éléments. En effet cette dernière est courte, ce qui implique des délais de livraison courts et une production en fonction de la demande.

    On peut donc s’interroger sur l’avantage qu’auraient ces établissements à posséder leur propre cyclotron sur site, d’autant plus qu’il est également utile en protonthérapie.

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I Généralités

     1) Principe de fonctionnement

Le cyclotron est un accélérateur électromagnétique de haute fréquence mis au point en 1929 par E.O. Lawrence aux Etats-Unis [1]. Dans son principe, le cyclotron utilise l’action combinée d’un champ magnétique et d’un champ électrique pour délivrer un faisceau de particules accélérées. Ces particules, électriquement chargées, sont introduites au centre d’une enceinte où règne un vide très poussé. Sous l’action combinée de champs électrique et magnétique convenablement choisis, elles décrivent une trajectoire en spirale depuis le centre du cyclotron jusqu’aux bords tandis que leur vitesse s’accroît.

Elles parcourent ainsi plusieurs tours avant d’être extraites de l’accélérateur. Elles sont ensuite concentrées à l’aide d’éléments électromagnétiques puis projetées à très grande vitesse sur une cible située à quelques mètres de l’accélérateur.

Dans le cyclotron, un filament chauffé émet des ions H - qui sont ensuite accélérés  dans le vide par un champ électromagnétique. Les protons sont extraits des ions H - en extrayant les deux électrons des ions avec une mince couche de carbone. Les protons porteurs d'une grande énergie, due à leur vitesse, viennent frapper une cible composée d'eau enrichie en oxygène 18 ( 18 O, isotope naturel stable non radioactif de l'oxygène). Du fluor est envoyé dans la cible par un tube capillaire, et on obtient, après bombardement, l'isotope fluor 18 ( 18 F) dissout dans l'eau ( 16 O et 18 O). Les fabrications sont réalisées à la demande et il ne peut pas se passer plus de huit heures  entre la fabrication et l'injection  au patient. Cette péremption est courte pour deux raisons :

- demi-vie très courte du 18 F (119 minutes) ;

- non prolifération bactériologique dans le conditionnement final du produit injectable.

    Le cyclotron pendant sont fonctionnement émet des rayons X et gamma et des neutrons rapides. Ces rayons et particules sont arrêtés par un blindage de béton, y compris la porte d’accès.

Le cyclotron se compose de plusieurs éléments tels que:

- Le système radiofréquence : les particules sont accélérées par une cavité multi- électrodes alimentée par un seul amplificateur, situé dans la salle du cyclotron ; shapeimage_4.png

- L'aimant : l'aimant utilise deux bobines classiques résistives. Le champ magnétique isochrone guide le faisceau d'ions  H - autour du centre du cyclotron et ses propriétés assurent la focalisation horizontale et verticale nécessaire;

- Source d'ions : le cyclotron est équipé d'une source à cathode froide pour la

production des ions H - ;

- Système d'extraction des ions H - (Strippers) : les protons sont extraits

en strippant les 2 électrons ions H - avec une mince feuille de carbone ;

- Chambre à vide : l'accélérateur est caractérisé par un vide de très haute qualité, nécessaire pour l'accélération des ions négatifs. Pour obtenir une bonne efficacité de transmission, 4 pompes cryogéniques et une pompe turbo moléculaire sont installées. Une pompe mécanique est utilisée pour le pompage primaire;

- Systèmes de commande et de contrôle : les différents modules du cyclotron sont  commandés et contrôlés par informatique.

L'appareil est formé de deux cavités en forme de demi cylindres, (les "Dés"), séparées par un petit intervalle. Un dispositif émetteur de particules chargées est situé au voisinage du centre. L'ensemble est soumis à un vide poussé et est placé entre deux électro-aimants qui produisent le champ magnétique désiré, comme indiqué sur la figure suivante.

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Figure 1: parties composant le cyclotron.

  shapeimage_5.png

Le champ magnétique B (en bleu sur la figure 2), appliqué perpendiculairement à la vitesse V, [2] courbe le cheminement des particules, qui décrivent une trajectoire circulaire de rayon R = m*V/(q*B), à la vitesse angulaire w = q*B/m. (la vitesse des particules reste constante en module, car la force magnétique ne travaille pas).

    Cette vitesse angulaire est indépendante du rayon de la trajectoire, donc finalement de la vitesse linéaire des particules. Quelle que soit leur vitesse, les particules mettent le même temps pour décrire un cercle (ou un demi-cercle...).

 Le champ électrique, E (en rouge sur la figure 2), dû à une tension alternative U appliquée entre les deux dés (figure 1), règne uniquement dans l'espace entre les dés. Il a pour effet d'accélérer les particules, qui reçoivent à chaque passage un "quantum" d'énergie qU, ce qui augmente leur vitesse (figure 2).

    

    La pulsation de cette tension a exactement la valeur qB/m ("pulsation cyclotron"), et sa phase est telle que les particules subissent une force maximum lorsqu'elles passent dans son champ d'action. Elles sont donc accélérées deux fois par tour (une fois par demi-tour).     

    Lorsqu'une particule chargée (proton, ion...) est injectée au centre du dispositif, elle décrit une succession de demi-cercles de rayons en augmentation, jusqu'à ce qu'elle sorte du dispositif. Sa vitesse est alors directement liée au rayon du dernier demi-cercle. Elle peut atteindre une valeur proche de celle de la lumière.

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Figure 2: principe de fonctionnement du cyclotron.

    Le cyclotron permet de produire différentes catégories d’isotopes émetteurs de positons, tels que le Carbone 11, l’Oxygène 15, l’Azote 13 ou le Fluor 18.

On utilise ces isotopes parce que le carbone, l'azote et l'oxygène sont déjà présents dans les molécules du corps humain. En conséquence, l'ajout de ces isotopes ne modifie pas de façon significative les propriétés chimiques de ces molécules. Bien que les molécules biologiques ne contiennent pas de fluor, celui-ci peut quand même être utilisé parce que ses atomes sont considérés comme étant de densité équivalente par rapport aux atomes d'hydrogène présents dans le corps.

    Les isotopes ainsi obtenus sont ensuite incorporés à différentes structures chimiques ou à des molécules biologiques de façon à en faire des radiotraceurs.

 Ils sont alors soit :

- fixés à des molécules d’eau pour permettre d’observer des variations de débit sanguin ;

- ancrés à une molécule proche du glucose, le FDG, pour mesurer la consommation de sucre et donc l’activité de certains organes ;

- liés à des acides gras pour apprécier la synthèse protéique ;

- incorporés à des molécules à usage thérapeutique pour localiser un médicament et évaluer son efficacité.

    Cette activité nécessite des compétences spécifiques en radiochimie ainsi que des installations particulières, type salles blanches.

    Ce type d'instrument permet aux chimistes et radiochimistes de  remplir les missions et objectifs scientifiques qui leur sont fixés:

- Assurer la production journalière d'isotopes émetteurs de positons (Oxygène-15, Azote-13, Carbone-11 et Fluor-18) ;

- Développer des méthodes de radiosynthèses ultra-rapides (radiochimie ou chimie "chaude") permettant d'incorporer efficacement ces radio-isotopes et de marquer ainsi des fonctions chimiques variées, en accord avec la demi-vie de l'isotope utilisé (Carbone-11 : 20 minutes ; Fluor-18 : 110 minutes) ; shapeimage_7.png

- Rechercher, développer et préparer de nouveaux radiotraceurs (molécules marquées par des émetteurs de positons), susceptibles d'être utilisées en tomographie d'émission de positons (TEP). Cette activité inclut la mise en œuvre de synthèses organiques efficaces (chimie "froide"), pour fabriquer et fournir, d'une part, les précurseurs nécessaires aux radiomarquages, et d'autre part, les molécules cibles de référence ;

- Assurer la production journalière de radiopharmaceutiques (validés et utilisables en routine) requis par les protocoles d'études cliniques TEP.

                

Radioélément

Elément cible

Energie de la particule

Particule incidente

Période du radioélément

11 C

azote

18 MeV

proton

20 mn

13 N

oxygène 16

18 MeV

proton

10 mn

15 O

azote

9 MeV

deuton

2 mn

18 F

oxygène 18

18 MeV

proton

110 mn

Figure 3: radioéléments produits par le cyclotron.

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     2. Applications médicales

         a) Applications à la TEP

    La TEP repose sur l’utilisation de radiotraceurs, molécules spécifiques portant un atome radioactif émetteur de positons. Pour obtenir ces atomes radioactifs de courte durée de vie, il est nécessaire de recourir à un cyclotron.

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Figure 4: exemple de cyclotron.

    La tomographie par émission de positons est une technique d’imagerie médicale qui permet, grâce à une caméra spécifique, la détection d’un radiotraceur émetteur de positons préalablement administré au patient, en général par voie veineuse.

    Ce radiotraceur est une molécule spécifique d’un organe, tissu ou processus biologique donné, dans laquelle un atome radioactif émetteur de positons a été incorporé. Ce dernier fait office de balise pour suivre le cheminement du radiotraceur dans l’organisme. shapeimage_9.png

    Lors de sa transformation radioactive, le positon émis s’annihile avec un électron, après un trajet de l’ordre du millimètre dans un tissu biologique. Cette réaction donne naissance à deux photons émis simultanément en ligne droite et dans deux directions opposées. Ces photons sont recueillis par une couronne de détecteurs de la caméra à positons située autour du patient.

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               Figure 5 : images du cerveau (gauche : IRM ; droite: TEP)


     L’ensemble des données enregistrées permet, à l’aide d’un modèle mathématique, de reconstruire et de quantifier la distribution du radiotraceur. La TEP fournit ainsi une image tridimensionnelle du fonctionnement de certains organes ou encore de l’efficacité d’un médicament.

    Dans son fonctionnement, la TEP doit prendre en compte la faible demi-vie des atomes émetteurs de positons (demi-vie : temps au bout duquel 50% de ces atomes ne sont plus radioactifs, (20 minutes pour le carbone-11 et 2 minutes pour l’oxygène-15).

     La production de ces atomes dans un cyclotron, la synthèse chimique et les contrôles de qualité du traceur en laboratoire, puis l’injection du traceur au patient doivent être effectués dans un délai relativement court. A la différence des autres traceurs émetteurs de positons qui exigent d’être utilisés sur leur lieu de production, les traceurs marqués au fluor18 (d’une durée de vie de 110 minutes) peuvent être produits à quelques kilomètres du lieu d’utilisation.

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         b) Le 18F-FDG en cancérologie

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    Le 18 FDG est un radio-isotope qui émet un positon (antiparticule de l'électron) lors de sa désintégration. Ce positon interagit avec un électron en une réaction d'annihilation qui se traduit par l'émission simultanée de deux photons de 511 KeV à 180° l'un de l'autre.

Si deux détecteurs placés de part et d'autre du patient détectent simultanément un photon de 511 KeV, on sait alors qu'un positon a été émis quelque part, le long de la ligne joignant les deux points d'impact sur les détecteurs.

En accumulant un très grand nombre d'événements de ce type sur une orbite de 360° autour du patient, on peut reconstruire la distribution du radio-isotope chez ce patient.

Une des caractéristiques de la cellule cancéreuse étant l’augmentation de sa consommation en glucose, la fixation du 18 FDG s’accroît dans les cellules cancéreuses par rapport aux cellules normales.

Ainsi, l’imagerie TEP de la distribution du 18 F-FDG permet de différencier les tumeurs malignes et leurs métastases des tissus sains ou cicatriciels. Déjà utilisée en routine clinique aux Etats-Unis et dans quelques pays européens, la TEP au 18 F-FDG se développe actuellement en France. Trente-cinq autorisations de caméras à tomographie par émission de positons ont récemment été accordées par le ministère de la santé.

Cet effort doit s’accompagner de l’implantation de sites de production du 18 F-FDG, afin de répondre tant quantitativement qu’en terme de délais de livraison aux besoins des services de Médecine Nucléaire demandeurs.

L’accroissement attendu des besoins en 18 F-FDG amène aujourd’hui à se doter de nouveaux cyclotrons, de deux nouveaux laboratoires de radiochimie et d’un local d’expédition, afin d’augmenter la production.

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         c) La protonthérapie

    Dans le domaine du traitement par radiothérapie de certaines tumeurs cancéreuses, l’utilisation de protons au lieu de photons comme particules ionisantes a permis de mieux cibler les parties à traiter et par conséquent d’éviter l’irradiation des tissus sains.

    A l’heure actuelle, 65 % des tumeurs cancéreuses sont traitées par radiothérapie [3]. Le phénomène thérapeutique consiste en la désorganisation des chaînes moléculaires d’ADN du tissu irradié par l’ionisation que crée le passage d’une particule. Toutes les particules dotées de l’énergie suffisante s’avèrent ionisantes à leur traversée des tissus cellulaires.

    La radiothérapie classique utilise des photons X ou des électrons
shapeimage_11.png  qui créent une ionisation décroissant exponentiellement avec la profondeur de pénétration, ce qui signifie que la dose reçue par la peau est toujours plus grande que celle déposée dans la tumeur ; de plus, les tissus sains situés au-delà son aussi irradiés.

    La protonthérapie est une radiothérapie utilisant des faisceaux de protons. Les protons présentent des propriétés balistiques avantageuses.

    Lors de la pénétration d’un faisceau de particules dans la matière, les particules déposent de l’énergie, on parle de « dose » (exprimée en Gray, 1 Gray = 1 Joule par kilo).

    Le proton est 1836 fois plus lourd que l’électron. A haute vitesse, il interagit peu avec la matière (peu d’influence des électrons rencontrés), en revanche à faible vitesse il interagit fortement et perd toute ton énergie sur un faible parcours.

     La protonthérapie utilise le proton dont le dépôt d’énergie d’ionisation en fonction de la profondeur se situe essentiellement en fin de parcours, à l’intérieur d’une zone étroite appelée « pic de Bragg », ce qui permet de cibler précisément la partie à irradier. La quantité d’énergie déposée par unité de longueur entre la peau et la tumeur ne représente que 22 % de celle déposée dans la tumeur. Au delà du pic de Bragg, les tissus sains sont complètement préservés. La variation de l’énergie permet de jouer sur la distance à parcourir pour atteindre la tumeur.

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Figure 6 : dépôts de dose :la courbe de dépôt de dose des protons (bleue)réglable en largeur ou en profondeur s’avère plus sélective que celle des photons (orange).

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    Cette technique nécessite de mettre en œuvre des technologies lourdes (un accélérateur de particules à protons , une enceinte de radioprotection ) et sophistiquées pour atteindre la haute précision permise par leurs qualités balistiques ( des systèmes de planification du traitement , de conformation du faisceau , et de positionnement ). Cette thérapie est relativement peu répandue car elle nécessite un coût  très élevé.

    La protonthérapie s’avère pertinente pour les traitements nécessitant une très grande précision, par exemple lorsque l’on a affaire à des tumeurs dans le cerveau, dans des zones proches de la moelle épinière ou encore à l’intérieur de l’œil. De ce fait, la protonthérapie présente un avantage considérable sur la radiothérapie classique car elle offre la possibilité de traiter des tumeurs profondes ou situées dans des zones radiosensibles telles que les cancers de l’œil, du cerveau ou ceux situés près d’organes vitaux. Avec des protons de 200 MeV, des irradiations sont possibles jusqu’à 27 cm sous la peau, ouvrant ainsi la voie à une thérapie de grande précision pour les tumeurs profondes.

    Suivant les différentes énergies que l’on utilise, on peut comparer facilement les pourcentages de doses reçues par le patient en fonction de la profondeur  choisie.

    Par exemple, une  irradiation aux Rayons X conviendra beaucoup plus à des tumeurs dites de surface, c'est-à-dire localisé proche de la surface de la peau.

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Figure 7 : dose relative suivant la profondeur pour les Rayons X.

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    En effet,  on remarque que les courbes de dose relative s’atténuent fortement avec la profondeur du milieu traversé.

    Si on irradie un patient avec des électrons, on obtient le résultat suivant :

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Figure 8: courbe de rendement en profondeur pour les électrons.

     Suivant leurs énergies, les électrons permettent d’aller à une dizaine de cm en profondeur  mais on remarque qu’ils s’atténuent extrêmement vite  du fait de leur faible masse.

    De plus, ils n’épargnent pas  les tissus traversés jusqu’à la cible, contrairement aux protons qui permettent eux d’irradier une profondeur donnée en épargnant les tissus traversés.

    En France, deux unités de traitement par protonthérapie, qui ont toutes deux démarré en 1990, fonctionnent actuellement. L’une est le centre Antoine Lacassagne à Nice avec une machine de 65 MeV permettant des traitements limités à 5 cm de profondeur ; l’autre, le centre de protonthérapie d’Orsay (CPO), a été lancée grâce au don, par l’institut national de physique des particules (IN2P3), du synchrocyclotron de 200 MeV de l’Institut de physique nucléaire d’Orsay. Dès la création du CPO, des collaborations se sont établies pour le développement d’instruments plus performants et d’un coût moindre.

    Le centre de protonthérapie d’Orsay, service de l’Institut Curie, amorce actuellement un projet d’extension et de modernisation qui va aboutir en 2009 à une capacité de traitement de 650 patients par an. Un troisième centre, utilisant des ions carbone en plus des protons, devrait être mis en service à Lyon vers 2010. Il coûtera environ 120 millions d’euros et occupera un bâtiment entier. Ces projets ne permettront toutefois de répondre que partiellement aux besoins en matière de traitement. shapeimage_14.png

    Toute installation de radiothérapie se compose d’un générateur de particules et d’un système de dépôt de la dose, appelé tête isocentrique, qui doit permettre d’envoyer le faisceau sous tous les angles possibles vers la tumeur. L’innovation technologique en protonthérapie concerne ces deux parties de l’instrument : le générateur de particules et la tête isocentrique.


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Figure 9 : banc optique de conformation.



     Pour la protonthérapie la méthode de conformation du faisceau traditionnelle consiste à disposer des éléments spécifiques sur le parcours du faisceau.

Les deux accessoires personnalisés situés en fin de ligne (collimateur et compensateur) sont réalisés sur place à partir du fichier de planification de traitement propre à chaque patient.

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Positionnement du patient shapeimage_15.png

    La planification du traitement consiste, à partir des données d'imagerie du patient (Scanner, IRM), à choisir l'orientation et la nature des faisceaux de traitement. Le logiciel simule la dose déposée dans les tissus. L'optimisation est terminée lorsque les doses en tous points sont conformes au protocole de traitement.

    La précision permise par la balistique des protons exige un positionnement millimétrique. La solution choisie est basée sur des billes implantées sur le patient dès le début de la prise en charge. Par la suite, le recalage exact entre le patient virtuel utilisé pour la planification (imagerie Scanner et IRM) et le patient réel présent dans la salle de traitement se fera à partir de ces repères. Pour chaque positionnement sont effectués des clichés rayons X axiaux et latéraux qui permettent la localisation des billes. Un logiciel adéquat permet en une ou deux itérations d’avoir la position exacte souhaitée.

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Figure 10: positionnement du patient.

    Aujourd’hui, la protonthérapie est en évolution rapide dans le monde. Après un premier centre dédié, créé en 1990 à Loma-Linda en Californie, d’autres ont suivi : à Boston en 1994, puis en 1995 et 1996 au Japon. Trois nouveaux centres ont démarré aux Etats-Unis en 1997, et le Japon prévoit de se doter de dix nouveaux centres de thérapie par ions lourds. En Europe, le « Paul Scherrer Institut » de Villingen en Suisse a développé une tête isocentrique pour protons de petites dimensions basée sur le mode de « spot scanning ». Le centre de physique nucléaire GSI à Darmstadt en Allemagne a déjà commencé à utiliser, à titre expérimental pour le traitement de tumeurs cérébrales, la thérapie par ions lourds (des ions plus lourds que le proton, en particulier le carbone). Par ailleurs, de grands projets, notamment Tera en Italie et Austron en Autriche, visent à créer des centres hospitaliers réservés à la thérapie par ions lourds. shapeimage_16.png

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II   Le cyclotron au  sein d’un établissement de santé

        

1)  Les cyclotrons en France

    Aujourd’hui sur le territoire français, le cyclotron est utilisé dans divers domaines d’applications; tels la recherche, industrie pharmacologique, biomédicale, résumées ci-dessous [4].

Cyclotrons pour les besoins des caméras TEP

Ces appareils sont définis spécialement

pour produire du fluor 18. Un certain nombre de ces cyclotrons ont prévu une utilisation

recherche du fluor 18 et éventuellement des

isotopes à vie courte (carbone 11, oxygène 15).

Basse énergie

Nancy Bordeaux Rennes

Cyclotrons pour la recherche biomédicale

Ils sont dédies à la production de radio-isotopes légers pour la recherche biomédicale (traceurs fluorés, carbone 11)

Basse énergie

Orsay (2) Caen        Lyon

Cyclotrons industriels

CIS Bio International Schering possède deux cyclotrons consacrés à la production commerciale d’isotopes pour la médecine nucléaire (thallium 201, iode 123 gallium 67)

Moyenne énergie

Saclay (2)

Cyclotrons pour la recherche nucléaire

Recherche fondamentale en physique nucléaire. Ils ne produisent pas d’isotopes pour la recherche biomédicale.

Haute ou très haute énergie

Grand accélérateur national d’ions lourds - GANIL à Caen (95 MeV)

Cyclotron à visée médicale

Cyclotrons spécialisés en protonthérapie ou protonthérapie+neutronthérapie. Ils produisent aussi des isotopes (fluor 18 notamment).

Haute énergie

Orsay (200 MeV) Nice (65 MeV) Orléans (50 MeV)

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Figure 11: les cyclotrons en France

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2) Financement, installation  et  coût d’implantation

L’implantation et l’exploitation nécessitent un investissement considérable, tant sur le plan humain que financier, c’est pourquoi cela donne lieu à des partenariats.

a) Le cyclotron de Nancy [5]

    L’implantation du Cyclotron de Nancy dans l’enceinte du centre hospitalier universitaire (CHU) de Nancy-Brabois a été initiée par l’université Henri Poincaré (UHP), avec l’aide de l’Etat et des collectivités territoriales. Il est exploité par la société CIS-bio international pour ce qui concerne la production et la distribution de produits radio-pharmaceutiques commerciaux et par l’UHP pour ce qui concerne les traceurs destinés à la recherche clinique ou expérimentale.

    L’unité de production qu’est le Cyclotron occupe une surface de 500 m2. Sa construction débutée en 2001 a dû répondre à des caractéristiques techniques précises et satisfaire aux normes de radioprotection en tant qu’ « Installation Classée pour l’Environnement ». L’unité comporte :

 - Un cyclotron pour la fabrication des radioéléments placé dans une enceinte de confinement dont les murs et plafonds sont en béton de 2m d’épaisseur, doublés d’une paroi de 8 cm de plomb.

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         - Une unité de radiochimie pour la synthèse des molécules marquées ( 18 FDG) avec enceintes blindées et ouverture de porte étanche.

        - Un laboratoire de mise en forme pharmaceutique.

        - Un laboratoire de contrôle qualité car, avant d’être injecté à l’homme, le radiotraceur 18 FDG doit satisfaire à certaines conditions réglementaires drastiques.

        - Des laboratoires prévus pour la synthèse d’autres radio-traceurs en particulier pour les besoins de la recherche expérimentale et clinique.

        - Un dispositif de sécurité entièrement automatisé.

    Le Cyclotron de Nancy fonctionne 5 jours par semaine. Il produira de l’ordre de 30 à 40 doses de 18 FDG par jour livrées au Service de Médecine Nucléaire du CHU de Nancy-Brabois et prochainement aux CHU du Grand-Est : Strasbourg, Besançon, Dijon et Reims.

    Il emploie actuellement quatre Equivalents Temps Plein : Pharmacien, Technicien supérieur opérateur du Cyclotron, Gestion, Secrétariat, Expédition, sans compter les emplois induits. Ce dispositif d’ingénierie et de recherche s’inscrit pleinement dans la loi sur l’innovation de 1999 concernant la valorisation et le transfert des activités recherche des universités.

    Ce cyclotron résulte d’un partenariat original entre l’Université Henri Poincaré maître de l’ouvrage et la société pharmaceutique Cis-bio International, spécialisée dans la production de marqueurs radioactifs destinés à des utilisations diagnostic en cancérologie et cardiologie et accessoirement à la recherche scientifique et clinique.

      Le coût global de la maîtrise d’ouvrage publique estimé à 2,1 millions d’euros H.T. génie civil et équipements de laboratoire confondu, auquel il convient d’ajouter l’investissement en matériel de production apporté par CIS-bio International à hauteur de 2 millions d’euros H.T, a été financé grâce à un engagement remarquable de l’Etat et des collectivités locale.

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Figure 12 : financement du cyclotron de Nancy

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b) Le cyclotron de Nîmes [6]

    Dans le cadre du plan cancer, le parc Georges-Besse et la ville de Nîmes ont été choisis pour l’installation du nouveau cyclotron exploité par la société CIS-bio international.

    Le cyclotron assure la production de Fluor 18, un traceur radioactif utilisé pour le dépistage du cancer par imagerie médicale.

    La durée de vie de ce produit n’excédant pas cent dix minutes, le lieu d’implantation de son unité de production doit être étudié avec le plus grand soin. La situation géographique du pôle BiotechNîmes, au carrefour des régions Languedoc-Roussillon/La Septimanie, Provence-Alpes Côte d’Azur, avec un accès direct sur la vallée du Rhône, permettra d’alimenter à la fois les CHU de Nîmes, Montpellier, Marseille et Avignon.

Le coût d’implantation du cyclotron, comprenant la construction d’un bâtiment de 450 m2 et son équipement, s’élève à 4,5 millions d’euros. Près de 1,3 million d’euros a été investi par l’Etat, la région Languedoc-Roussillon/La Septimanie, la région Provence Alpes Côte d’Azur, le conseil général du Gard et la ville de Nîmes pour financer le bâtiment. La chambre de commerce et de l’industrie de Nîmes, qui a également participé au financement de ce projet, a fourni le terrain et assuré la maîtrise d’ouvrage ainsi que le suivi du chantier. Locataire de l’immeuble, la société CIS-bio international a financé l’installation de l’appareil cyclotron ainsi que tous les autres équipements nécessaires à la production pharmaceutique de Fluor 18.

 

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c) Le cyclotron de Clermont-Ferrand [7]

Voici l’exemple de l’installation, du coût et du financement du cyclotron de St Beauzire en Auvergne. Ce cyclotron sera exploité par la société pharmaceutique Cyclopharma.

La zone du cyclotron d'une surface de 18 m 2 n'a aucune communication directe avec  l'extérieur, hormis :

- avec les deux ateliers de synthèse, communication qui s'effectue en circuit étanche ;

- avec l'atelier par une porte blindée de 1,9 m dont l'ouverture est contrôlée par l'arrêt du courant au niveau de l'accélérateur ;

- avec le système de traitement d'air qui permet de piéger par des filtres à charbon actif, toutes les particules ou gaz pouvant être produits dans la casemate.

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Figure 13 : enfouissement d’un cyclotron

Les 2 ateliers de synthèse constituent des lignes de fabrication entièrement automatisées (pas d'intervention humaine). Le liquide extrait du cyclotron, après bombardement, est envoyé par tube capillaire, dans un kit de synthèse dans lequel s'effectuent diverses réactions chimiques, en particulier la fixation du fluor 18 sur du glucose, pour obtenir du fluorodéoxyglucose 18 FDG. shapeimage_21.png

    Les réactions chimiques concernant l'isotope se font dans une enceinte en inox de 2x 0,90 m au sol et 2,30 m en hauteur. Cette enceinte est placée dans un local de 4 m x 2 m au sol. Ce local est blindé avec des plaques de plomb de 7 cm d'épaisseur, il est ventilé en permanence avec de l'air stérilisé, recyclé à 80%. En cas de fuites accidentelles de produit radioactif, l'air pollué serait recyclé à 100% dans le local, ce qui assurerait son confinement. Les éléments radioactifs seraient ensuite éliminés par filtration de cet air, sur charbon actif.

Le fluorodéoxyglucose est conditionné dans des flacons en verre (diamètre 3 cm, hauteur 4 cm). Les flacons sont placés automatiquement dans un pot de plomb de 3 cm d'épaisseur (diamètre 12 cm, hauteur 15 cm), dans l'atelier de synthèse. Le pot est placé ensuite dans un conteneur cylindrique en acier serti pour son transport. Le transport est effectué, soit en voiture, soit en avion.

La zone de déchets reçoit les déchets potentiellement radioactifs issus de la synthèse. Il s'agit d'un local spécifique étanche (murs plombés) pour attendre la décroissance de la radioactivité des déchets [la durée de vie du fluor 18 étant très courte, après dix périodes, on obtient du glucose. Aussi, ils sont stockés pendant une semaine puis traités comme des déchets non radioactifs. Dans cette zone seront stockés les déchets et équipements issus des ateliers de synthèse (kit de synthèse) et du cyclotron (cartouches de purification de l'eau irradiée, cibles contenant de l'eau irradiée et constituées d'une partie en Titane  et d'Argent et d'une autre partie en Inox). Le support de la cible est rendu radioactif et l'inox dont il est fait a une durée de vie de six mois. A noter que les supports de cible ne sont pas des déchets. Le coût de tel support est de l'ordre de 70 000 €. De ce fait les cibles sont réutilisées après phase de décontamination par décroissance physique avant intervention technique. Le changement de support de cible a lieu une fois par an.

Il est prévu que l'installation de Saint-Beauzire produise chaque jour 30 litres de déchets sous la forme de vêtements, filtres, aiguilles, seringues, fioles. Sont considérés aussi comme déchets, les restes de produits fabriqués ou ayant servis à la fabrication. Le laboratoire contient une atmosphère entièrement contrôlée qui permet:

- la production et le conditionnement des matières premières et du produit fini ;

- le contrôle qualité de tous les produits entrant dans le schéma de synthèse et du produit fini.

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On trouve également un laboratoire de bactériologie permettant de vérifier la stérilité bactériologique du produit fini ; ainsi que des échantillons de tous les produits pharmaceutiques fabriqués et de leurs composants.

    La zone de manipulation de produits non radioactifs composée des ateliers et des bureaux, ainsi que de toutes les parties annexes : laverie, local technique et d'une zone dépôt. Les différents ateliers sont au nombre de 6 et permettent de réaliser les différentes étapes de préparation des matières premières pour l'activité pharmaceutique et pour la synthèse du 18 FDG.

Le local technique, situé au-dessus du cyclotron reçoit les installations du traitement   d'air et les compresseurs. La laverie permet le lavage des ustensiles de laboratoire et des flacons (non radioactifs). La zone de dépôt d'une surface de 173 m 2 , permet le stockage de matières premières (au maximum 500 m3).

L'alimentation électrique du site s'effectuera par un transformateur de puissance de 600 kVA. Le site n'utilisera pas le gaz naturel. L'usine sera reliée aux réseaux d'eau potable et d'eaux usées et pluviales de la collectivité. Le traitement d'air (réfrigération) sera assuré par deux compresseurs de puissance absorbée  totale de 100 kW et un compresseur d'air de 5 kW assurera la production d'air comprimé.

Le financement du programme d’investissement sera assuré par les partenaires bancaires historiques de la société et par des subventions déjà accordées sur ce projet par la région Auvergne (722 000 €), l’État et l’Europe. Un partenariat entre des institutions Clermontoises, le Centre Jean Perrin et l’institut national de la santé et de la recherche médicale (INSERM) et les laboratoires Cyclopharma, permettra de développement de nouveaux traceurs, leur fabrication et leur commercialisation à l’échelon mondial. Les principaux clients de la société sont les hôpitaux, les centres anticancéreux et certains services privés d’imagerie médicale.

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3) Exploitation d’un cyclotron

    Deux solutions peuvent être envisagées pour l'approvisionnement des TEP en radiopharmaceutiques [8] :


    
- le recours à un distributeur externe : c'est la seule solution à court terme pour la fourniture en 18 FDG des futurs TEP. Cet approvisionnement (environ 11 000 doses par an pour les 6 TEP) représente un enjeu financier de près de 4.2M€ par an (entre 3 et 6 M€, selon l'activité TEP et les prix des doses de FDG). Dans ce contexte, il peut être envisagé d'utiliser de nouveaux radiotraceurs fluorés autres que le 18 FDG tant en recherche qu'en pratique clinique du fait de leur commercialisation par certains industriels. Cette solution permet de s'affranchir d'un projet complexe au prix d'une certaine dépendance vis à vis des conditions de distribution et de prix proposées par les fournisseurs. En revanche, elle exclut toute activité de recherche utilisant les radiotraceurs de demi-vie courte et leur éventuelle utilisation en pratique clinique si aucun analogue fluoré ne peut être développé.

    
- l'implantation d'un cyclotron  permet d'envisager la production de radiopharmaceutiques localement tant pour la routine clinique qu'éventuellement pour la recherche. La production de 18 FDG ne peut se faire réglementairement que dans le cadre d'un partenariat avec un des cinq industriels. Dans ce cas, les conditions juridiques et financières du partenariat devront faire l'objet d'une négociation rigoureuse qui conditionnera l'intérêt financier d'une telle solution. Ce partenariat devrait permettre de partager les charges avec l'industriel et d'obtenir des coûts par dose de FDG moins élevés que ceux proposés par le marché actuel. La production de molécules à demi-vie courte imposera un personnel compétent et très spécialisé (notamment radiochimistes et biomathématiciens). shapeimage_24.png

    Il ne faut pas oublier qu’un cyclotron a un coût de  fonctionnement en exploitation qui est loin d’être négligeable. Ce coût peut varier entre un et deux millions d’euros suivant la structure et le personnel qu’il requiert.

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4) La réglementation

    L’arrêté du 18 Décembre  2001 [9]  (voir annexe) prévoit que la France devra s’équiper d’un  appareil de tomographie par émission de positons pour chaque million d’habitants de ce pays, d’où la nécessité de prévoir l’implantation de futurs cyclotrons.

    La gestion des déchets s'effectuera conformément à la circulaire DGS/DHOS numéro 2001/323 du 9 juillet 2001, relative à la gestion des effluents et des déchets d'activités de soins contaminées par des radionucléides. Aucun déchet radioactif ne sortira du site ; compte tenu de la durée de vie relativement brève de la plupart des produits (sauf le matériel de la cible) mis en jeu, ceux-ci seront stockés dans un local spécifique étanche (murs plombés) pour attendre leur décroissance naturelle. Une fois cette décroissance constatée par des mesures adaptées, ces déchets seront traités dans les filières classiques.


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                             Image1.jpegImage2.jpeg shapeimage_26.png     

Figure 14 : déchets produits par l’exploitation d’un cyclotron.

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III Perspectives d’avenir : Les Synchrotrons

                  1) Fonctionnement [10]

    Un synchrotron est un accélérateur d'électrons destiné à produire un rayonnement électromagnétique. Ce rayonnement est fourni par un anneau de stockage de qui peut atteindre plusieurs centaines de mètres de circonférence (354 m pour le synchrotron Soleil à Orsay en France) dans lequel des électrons de très haute énergie circulent quasiment à la vitesse de la lumière.

     Cette lumière est canalisée pour venir frapper la matière à explorer. Les applications concernent tous les domaines de la science.

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Figure 15 : composants d’un synchrotron

    Le synchrotron est composé d'un anneau de stockage et d'un accélérateur de particules. Des électrons ou des positons sont accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière et injectés dans l'anneau. Ils génèrent alors un rayonnement synchrotron qui sera exploité dans diverses expériences. Ce rayonnement est collecté à différents endroits de l’accélérateur, ce que l’on appelle  les lignes de lumière.

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Figure 16 : lignes de lumières du synchrotron.

     Chaque ligne de lumière (jusqu’à 40 lignes de lumières sur le synchrotron Soleil)  est ensuite traitée avec des lentilles et monochromateurs afin de sélectionner une ou plusieurs longueurs d'onde précises. Au bout de chaque ligne de lumière sont installés des appareils (spectromètre de masse, cristallographes,..) permettant d’effectuer des mesures et des expériences. Suivant la taille de l'anneau, jusqu'à des dizaines d'expériences peuvent être menées simultanément.

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2)Le rayonnement synchrotron

    Le rayonnement synchrotron est un rayonnement lumineux émis par des électrons qui tournent dans un anneau de stockage.

    

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Figure 17 : rayonnement du synchrotron

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     Le rayonnement synchrotron de SOLEIL sera émis essentiellement de l’infrarouge (1 eV) aux rayons X durs (50 keV) pour une énergie des électrons dans l’anneau de 2,75 GeV.     Cette lumière est si intense (10000 fois plus intense que la lumière solaire) qu’elle pénètre la matière dans ses plus intimes recoins : les photons émis viennent frapper une cible, un objet, une matière, une molécule et permettent ainsi de l’étudier.
    L'émission de rayonnement dépend de la vitesse des électrons.

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Figure 18 : trajectoire du rayonnement synchrotron

- Si l'électron est non relativiste (sa vitesse est bien inférieure à celle de la lumière), l'émission de rayonnement est isotrope autour de la direction d'accélération.

- Si l'électron est relativiste (sa vitesse est proche de celle de la lumière, ce qui est le cas dans un synchrotron), l'émission de rayonnement se fait tangentiellement à la trajectoire et le faisceau est très collimaté.

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3) Applications en médecine [11]

     L'utilisation du rayonnement synchrotron concerne un très large ensemble d'activités. Il peut être utile  en médecine,  en pétrochimie,  micro technologie, métallurgie, chimie, cosmétique, géophysique appliquée et bien d’autres domaines scientifiques.

     En ce qui concerne les activités médicales, deux particularités des rayons X délivrés par les synchrotrons améliorent nettement le contraste des radiographies. Tout d’abord, le spectre énergétique continu permet de travailler de part et d’autre du seuil d’absorption d’un atome marqueur et, par soustraction des deux images, de visualiser sélectivement le marqueur.     Développée pour l’angiographie coronaire, cette technique ne s’est jamais substituée à un examen conventionnel bien qu’elle rende l’examen non invasif. Elle connaît actuellement un regain d’intérêt grâce à son couplage avec la tomographie haute résolution, conduisant par exemple à des images spectaculaires de vascularisation cérébrale.

vascularisation_cerveau_microtomo-a.jpeg                                         vascularisation_cerveau_microtomo-b.jpeg

Figure 19: image du cerveau d’un rat auquel on a injecté du baryum (600 mg/ml), obtenue à 20 keV en mode absorption avec un voxel de 1.4μm. Les projections à intensité maximale ont étés réalisées avec un volume de x=1.5 mm, y=1.5 mm, z=1 mm.

(a): projection dans le plan x-y pour un échantillon extrait du cortex fronto-central.

(b): projection dans le plan x-z pour un échantillon extrait de la région frontale .

     Par ailleurs, la cohérence partielle d’un faisceau monochromatique synchrotron est à l’origine du développement récent de deux techniques de renforcement du contraste sur les interfaces entre organes.

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        - Il s’agit de la D.E.I. ( Diffraction Enhanced Imaging) , technique qui consiste à placer le détecteur loin de l’objet radiographié de manière à laisser se produire des interférences entres les faisceaux déviés à des angles légèrement différents au niveau des interfaces.

        - La seconde, R.E.I. (Refraction Enhanced Imaging) consiste à exploiter le même phénomène, mais cette fois avec une analyse fine des faisceaux déviés aux interfaces avec un cristal analyseur. L’apport de ces deux techniques par rapport à la radiographie conventionnelle est illustré sur la figure 1. Une étude clinique de mammographie par D.E.I. est actuellement menée au synchrotron Elettra de Trieste.

RobLewis_doigthumain_conventionnel.jpeg   RobLewis_doigthumain_absorption.jpeg   RobLewis_doigthumain_refraction.jpeg

                                                                                                                                 (a)                                                          (b)                                                            (c)

    Figure 20: radiographie du doigt humain : (a)  par technique conventionnelle; (b) par DEI; (c) par REI.

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4) Enjeux  de l’implantation du synchrotron Soleil en région parisienne.

     Le Synchrotron SOLEIL est situé dans un environnement exceptionnel de partenaires publics et privés du domaine de la santé (Assistante Publique des Hôpitaux de Paris, Institut Curie, Institut Pasteur, pôle de compétitivité Méditech Santé...).  Le démarrage de ses activités en 2007 est l’occasion d’initier de nouveaux projets axés sur les grands enjeux de société, parmi lesquels la santé publique.


    Parmi la vingtaine de lignes de lumière aujourd’hui programmées à SOLEIL, quelques-unes sont déjà partiellement dédiées à des
applications biomédicales , parmi lesquelles on trouve la microscopie infrarouge et la microscopie UV.

     Néanmoins, vu la qualité des faisceaux de lumière qui seront délivrés à SOLEIL, on peut légitimement afficher pour ce synchrotron une ambition bien plus élevée dans le domaine de la santé, ce qui d’ailleurs renforcerait son ancrage vers les enjeux de société.

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Figure 21 : Synchrotron Soleil vu du ciel

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CONCLUSION


    En conclusion, on a pu voir  les différentes étapes de la gestion d’un cyclotron destinée à un usage médical, en passant par son installation, puis par son exploitation et pour finir, ses applications médicales.

    Devant la forte demande en radio-isotopes qui est exprimé  en France, suite notamment à l’arrêté du 18 Décembre  2001,  on voit clairement que l’on va devoir accentuer les efforts quant au développement  de nouvelles structures type « cyclotrons » pour pouvoir ainsi combler les demandes.

    Les cyclotrons sont des centres de recherches avant tout mais prennent également de plus en plus de place dans le monde médical.

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Annexe

JO n° 297 du 22 décembre 2001 page 20401

Textes généraux

Ministère de l'emploi et de la solidarité

Arrêté du 18 décembre 2001 fixant l'indice de besoins afférent aux appareils de diagnostic utilisant l'émission de radioéléments artificiels (caméra à scintillation munie de détecteur d'émission de positons en coïncidence, tomographe à émissions, caméra à positons)

NOR: MESH0124368A

La ministre de l'emploi et de la solidarité et le ministre délégué à la santé,

Vu le code de la santé publique et notamment les articles L. 6121-2, L. 6122-1, R. 712-2, R. 712-6 et R. 712-15 ;

Vu l'avis du Comité national de l'organisation sanitaire et sociale en sa séance du 13 décembre 2001,

Arrêtent :

Art. 1er. - L'indice de besoins afférent aux appareils de diagnostic suivants utilisant l'émission de radioéléments artificiels : caméra à scintillation munie de détecteur d'émission de positons en coïncidence, tomographe à émissions, caméra à positons, est fixé à 1 appareil pour 1 million d'habitants sur l'ensemble du territoire national.

Art. 2. - L'autorisation permettant l'implantation d'un nouvel appareil ne sera accordée qu'aux établissements, disposant d'un service de médecine nucléaire, ayant une activité importante de traitement des affections cancéreuses et participant à un réseau de soins pluridisciplinaire.

Art. 3. - Le directeur de l'hospitalisation et de l'organisation des soins et les directrices et directeurs d'agence régionale de l'hospitalisation sont chargés, chacun en ce qui le concerne, de l'exécution du présent arrêté, qui sera publié au Journal officiel de la République française.

Fait à Paris, le 18 décembre 2001.

La ministre de l'emploi et de la solidarité,

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Bibliographie et Sites Internet

[1]: dossier de presse du 11 septembre 2002 : Présentation du nouveau cyclotron à usage médical du service hospitalier Frédéric Joliot de l’institut Curie. Site : www-dsv.cea.fr/art/image/web_dsvdir/11sept-shfj.pdf

[2]: Université de Nantes, UFR des Sciences et Technques. http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Charges/cyclotron.html

[3] : Dossier de presse 9 novembre 2005 : Centre de protonthérapie de l’institut Curie d’Orsay http://www.protontherapie-orsay.fr/

[4] :Dossier de presse septembre 2004 « Lancement du projet du cyclotron de Nantes »

[5] : Dossier de presse  du 22 mai 2003 «  Inauguration du cyclotron de Nancy »

[6] : Revue de presse : L’inter consulaire. Revue nationale des chambres de commerces et d’industries. http://www.acfci.cci.fr/interconsulaire/archives/n87/initiatives/initiatives.html

[7] : Demande d'autorisation d'exploitation d'une unité de production d'isotopes radioactifs à usage médical à SAINT BEAUZIRE, Puy de dôme.

[8] : Recommandations du CEDIT. Opportunité d’acquisition d’un cyclotron à l’AP-HP. http://cedit.aphp.fr/servlet/siteCedit?Destination=reco&numArticle=02.16/Av1/04

[9] : Arrêté du 18 décembre 2001 fixant l'indice de besoins afférent aux appareils de diagnostic utilisant l'émission de radioéléments artificiels (caméra à scintillation munie de détecteur d'émission de positons en coïncidence, tomographe à émissions, caméra à positons). J.O n° 297 du 22 décembre 2001 page 20401. NOR: MESH0124368A Source : http://www.legifrance.gouv.fr/WAspad/UnTexteDeJorf?numjo=MESH0124368A#

[10] : Synchrotron-Soleil, accélérateur de particules du futur . http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier516-1.php

[11] : Le synchrotron soleil.  http://www.synchrotron-soleil.fr

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Tables des illustrations

[1]  Figure1 : parties composant le cyclotron. Dossier de presse Septembre 2004 « Lancement du projet du cyclotron de Nantes »

[2] Figure 2: principe de fonctionnement du cyclotron. http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Charges/cyclotron.html

[3] Figure 3: radioéléments produits par le cyclotron .Le cyclotron du CERMEP. http://www.cermep.fr/activite/cyclo.htm

[4] Figure 4 : exemple de cyclotron. Site du constructeur IBA : http://www.iba-worldwide.com

[5]  Figure 5 : images du cerveau (gauche : IRM ; droite: TEP). Dossier de presse du 11 Septembre 2002 : Présentation du nouveau cyclotron à usage médical du Service hospitalier Frédéric Joliot du CE

[6] Figure 6 : dépôts de dose. Centre de protonthérapie Orsay http://www.protontherapie-orsay.fr/presentation/protontherapie/images/bragg-module.gif

[7] Figure 7 : Dose relative suivant la profondeur pour les Rayons X. Rapport LPES- CRESA Université de Nice Sophia-Antipolis

[8] Figure 8 : Courbe de rendement en profondeur pour les électrons. Rapport LPES- CRESA Université de Nice Sophia-Antipolis.

[9]  Figure 9 : Banc optique de conformation.http://www.protontherapie-orsay.fr/presentation/protontherapie/images/banc-optique-intracranien.gif

[10] Figure 10 : positionnement du patient. http://www.protontherapie-orsay.fr/presentation/protontherapie/images/postionnement-CPO.gif

[11] Figure 11: les cyclotrons en France. Dossier de presse Septembre 2004 « Lancement du projet du cyclotron de Nantes »

[12] Figure 12 : financement du cyclotron de Nancy. Dossier de presse du cyclotron de Nancy du 22 Mai 2003

[13] Figure 13:enfouissement d’un cyclotron. http://www.advancedcyclotron.com/images/cyclolowering.jpg

[14] Figure 14 : déchets produits par l’exploitation d’un cyclotron. Rapport de la société Cyclopharma. Département du Puy de dôme

[15]  Figure 15 : composants d’un synchrotron. http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier516-1.php

[16] Figure 16 : lignes de lumières du synchrotron. http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier516-1.php shapeimage_37.png

[17] Figure 17 : rayonnement du synchrotron. http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier516-1.php

[18] Figure 18 : trajectoire du rayonnement synchrotron. http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier516-1.php

[19] Figure 19: image du cerveau d’un rat auquel on a injecté du baryum. http://www.synchrotron-soleil.fr/francais/applications-industrie/medecine/vascularisation_cerveau_microtomo-a.jpg

[20] Figure 20: radiographie du doigt humain. http://www.synchrotron-soleil.fr/francais/applications-industrie/medecine/RobLewis_doigthumain_conventionnel.jpg

[21] Figure 21 : Synchrotron Soleil vu du ciel.  http://www.synchrotron-soleil.fr

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