Recherche sur la production des nouveaux radio-isotopes médicaux par cyclotron

Research on production of new medical radioisotopes with cyclotron

• Auteur / Autrice : Mateusz Sitarz
• Direction : Ferid Haddad, Tomasz Matulevicz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 23/09/2019
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Jury : Président / Présidente : Jarosław Zygierevicz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ulli Köster
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jerzy Mietelski, Gilles De France

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isotopes radioactifs

Physique nucléaire -- Recherche

Cyclotrons

Mots clés libres

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Résumé

Aujourd’hui, les radio-isotopes sont fréquemment utilises en médecine, pour le diagnostic et la thérapie. Cependant, le développement constant de la médecine nucléaire provoque l’application de nouveaux radio-isotopes médicaux. La recherche sur leur production possible a grande échelle est la première étape d’un long processus d’études avant de pouvoir de les utilise dans des essais cliniques. Dans cette thèse, les voies de production ont été étudiées pour la formation de médicalement intéressants 43Sc, 44m,gSc, 47Sc, 97Ru et 105Rh en utilisant de cyclotrons. Les radioisotopes de scandium ont ete produits avec des cibles en calcium et en titane et avec des faisceaux de protons ou de deuterons; 97Ru a ete obtenu par irradiation de molybdene avec des particules α; et la production de 105Rh a ete etudiee avec des cibles en ruthenium et avec un faisceau de deuteron. Deux grandeurs ont été déterminés expérimentalement: la section efficace de réaction nucleaire, σ(E), et l’efficacité de la production, TTY(E), qui ont été utilisés pour discuter des conditions possibles de production optimale à grande échelle de ces radio-isotopes. De plus, la conversion de σ(E) en TTY(E) a été automatisée en développant un logiciel spécialisé, et un algorithme de reconstruction de σ(E) avec des valeurs de TTY(E) a été introduit.

Today, radioisotopes are commonly used in medicine, both in diagnosis and therapy. However, steady development of nuclear medicine demands the application of new medical radioisotopes. The investigation of their possible large-scale production is a first step in a long research process before they can be used in clinical trials. In this thesis, the production routes were studied for the formation of medically interesting 43Sc, 44m,gSc, 47Sc, 97Ru, and 105Rh with the use of cyclotrons. The scandium radioisotopes were produced with calcium and titanium targets and proton or deuteron beams; 97Ru was obtained through the irradiation of molybdenum with α particles; and production of 105Rh was studied with ruthenium targets and deuteron beam. Two parameters were determined experimentally: nuclear reaction cross-section, σ(E), and Thick Target Yield, TTY(E), which were used to discuss the possibility of optimal large-scale production conditions of discussed radioisotopes. Additionally, the conversion of σ(E) to TTY(E) was automatized by developing a dedicated software, and an algorithm for the reconstruction of σ(E) based on TTY(E) measurements was introduced.