imXgam

L’équipe imagerie X et gamma (imXgam) conduit des activités de recherche interdisciplinaire pour les applications d’imagerie des rayonnements ionisants dans le champ de la santé et de l’énergie. Celles-ci s’appuient sur l’expertise en électronique et en instrumentation de l’IN2P3, capitalisée lors de ses développements pour les grands instruments dédiés à la physique des hautes énergies.

L’équipe imXgam a construit dans ce contexte plusieurs générations de caméras à pixels hybrides pour diverses applications en cristallographie et en imagerie biomédicale. Elle contribue au développement d’électronique d’acquisition de données pour la détection de positons par des sondes pixellisées et pour l’imagerie des gammas prompts en hadronthérapie et participe au développement d’une caméra Compton pour des opérations de démantèlement nucléaire et l'hadronthérapie.

Prototype ClearPET/XPAD.
Scanner spectral PIXSCAN-FLI.
Projections du maximum d’intensité (MIP) d’une souris marquée à l’iode calculées à partir (à gauche) d’une tomodensitométrie à comptage de photons classique et (au centre) d’une image au K-edge de l’iode acquise avec des pixels composites permettant d'identifier l’accumulation de l’iode dans les reins de la souris et son excrétion par les uretères vers la vessie. L’image de droite est une superposition des deux MIP précédents. (source: Thèse Carine Kronland-Martinet, Aix Marseille Univ, 2015)

L’équipe imXgam est membre de la collaboration Crystal Clear et de la collaboration OpenGATE, qui développe et maintient la plate-forme de simulation GATE. Au niveau national, les thèmes de recherche de l’équipe imXgam s’inscrivent dans le contexte des activités du GDR Modélisation et Instrumentation pour l’Imagerie Biomédicale (MI2B).

Chercheurs et enseignant-chercheurs

Ingénieurs et techniciens

Doctorants et post-doctorants

Thèse commencée en 2023
Leroy Melissa
Sujet : Simulation et caractérisation de détecteurs spectrométriques à comptage de photons
Financement : CIFRE Detection technology
Directeur ou Directrice de thèse : Yannick Boursier
Thèse commencée en 2022
Garnier Alicia
Sujet : Imagerie à temps-de-vol pour l'imagerie des gamma prompts en protonthérapie
Financement : CNRS et IN2P3
Directeur ou Directrice de thèse : Christian Morel
Co-encadrant(e) : Yannick Boursier
Voir les thèses précédentes (15)

Publications imXgam

Articles

2023 : 3 articles

  • Monte Carlo simulation of a scintillation crystal read by a SiPM with GATE, B. Mehadji et al. , Nucl. Instrum. Meth. A 1048 (2023) 167905
  • Detailed simulation of the ClearMind prototype detection module and event reconstruction using artificial intelligence, C.-H. Sung et al. , Nucl. Instrum. Meth. A 1053 (2023) 168357
  • A high sensitivity Cherenkov detector for prompt gamma timing and time imaging, M. Jacquet et al. , Sci. Rep 13 (2023) 3609

2022 : 1 article

  • Monte Carlo simulation of SiPMs with GATE, B. Mehadji et al. , J. Instrum 09 (2022) P09025

2021 : 4 articles

  • ProMeSCT : a proximal metric algorithm for spectral CT, S. Tairi et al. , IEEE T. Rad. Plasma Med. Sci 5(4) (2021) 548-558
  • A time-of-flight-based reconstruction for real-time prompt-gamma imaging in protontherapy, M. Jacquet et al. , Phys. Med. Biol 66 (2021) 135003
  • Advanced Monte Carlo simulations of emission tomography imaging systems with GATE, D. Sarrut et al. , Phys. Med. Biol 66 (2021) 10TR03
  • Characterization of a beam-tagging hodoscope for hadrontherapy monitoring, O. Allegrini et al. , J. Instrum 16 (2021) P02028

2020 : 3 articles

  • Roadmap toward the 10 ps time-of-flight PET challenge, P. Lecoq et al. , Phys. Med. Biol 65 (2020) 21RM01
  • On the role of single particle irradiation and fast timing for efficient online-control in particle therapy, D. Dauvergne et al. , Front. Phys. 8 (2020) 434
  • Design study of a "scintronic" crystal targeting tens of picoseconds time resolution for gamma ray imaging: the ClearMind detector, D. Yvon et al. , J. Instrum 15 (2020) P07029

Actes de conférence

2021 : 1 acte de conférence

  • Modelisation of light transmission through surfaces with thin film optical coating in Geant4, L. Cappellugola , S. Curtoni , M. Dupont , C.-H. Sung, V. Sharyy, D. Yvon, C. Morel , indéfini, IEEE NSS/MIC’2021, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (2021), Yokohama, Japan, 16-23 Oct 2021

2020 : 2 actes de conférence

  • MAPSSIC, a communicating MAPS-based intracerebral positrons probe for deep brain imaging in awake and freely-moving rats, F. Gensolen , L .Ammour, M. Bautista , J. Heymes, S. Fieux, M. Kachel, F. Lefebvre, P. Pangaud , L. Pinot, P. Lanièce, J. Baudot, P. Gisquet, L. Zimmer, M-A. Verdier, C. Morel , indéfini, ANIMMA 2019 Conf Rec. (2020), Portoroz, Slovenia, 17-21 Jun 2019
  • Case for setting up a 10ps challenge: A step toward reconstruction-less TOF-PET, P. Lecoq, C. Morel , J. Prior, Nuovo Cim. C, 43, FAst Timing Applications for nuclear physics and medical imaging (2020) 2, Acireale, Italy, 03-05 Sep 2019

Présentations orales

2023 : 3 présentations orales

  • A standalone Monte Carlo simulation toolkit at the micro-cell level to mimic SiPMs signals, B. Mehadji, C. Trigila, M. Dupont , C. Morel , E. Roncali, 2023 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS), Medical Imaging Conference (MIC) and Room Temperature Semiconductor Detector (RTSD) Conference (NSS/MIC 2023), Vancouver, Canada, 4-11 Nov 2023
  • An alternating algorithm for Prompt Gamma Time Imaging with the TIARA project, A. Cherni , A. Garnier , M. Dupont , A. André, J. Hérault, D. Maneval, C. Hoarau, M. L. Gallin-Martel, S. Marcatili, C. Morel , Y. Boursier , 2023 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS), Medical Imaging Conference (MIC) and Room Temperature Semiconductor Detector (RTSD) Conference (NSS/MIC 2023), Vancouver, Canada, 4-11 Nov 2023
  • MAPSSIC, a beta + implantable microprobe for neuroimaging of awake and freely moving rats: first sensor characterization and in vivo imaging simulations, S. E. Ketara, F. Agnese, L. Ammour, J. Baudot, S. Bouvard, M. Dupont , F. Gensolen , M. Kachel, J. Laurence , C. Morel , P. Pangaud , T. Weicherding , L. Zimmer, P. Lanièce, M. A. Verdier, 2023 IEEE Nuclear Science Symposium (NSS), Medical Imaging Conference (MIC) and Room Temperature Semiconductor Detector (RTSD) Conference (NSS/MIC 2023), Vancouver, Canada, 4-11 Nov 2023

2022 : 9 présentations orales

  • Deep-learning data processing of spectral PC-CT longitudinal studies to design and optimize combined immuno-anticancer treatments in liver cancer mouse models, F. Cannet , Y. Boursier , C. Morel , R&D Seminar - "Imaging 2022", Institute Marseille Imaging (IMI), Marseille, France, 26-30 Sep 2022
  • Monte Carlo simulation of a scintillation crystal read by a SiPM with GATE, B. Mehadji , M. Dupont , C. Morel , NDIP20, 9th Conference on New Developments in Photodetection, Troyes, France, 4-8 Jul 2022
  • A mathematical framework for Prompt-Gamma time imaging with TIARA, Y. Boursier , M. Jacquet, M. Dupont , C. Morel , D. Maneval, J. Hérault, M.-L. Gallin-Martel, S. Ansari, S. Marcatili , RITS’2022, Recherche en Imagerie et Technologies pour la Santé, Brest, France, 22-25 Mai 2022
  • Spectral CT : avancées technologiques et méthodologiques avec les pixel hybrides, Y. Boursier , RITS’2022, Recherche en Imagerie et Technologies pour la Santé, Brest, France, 22-25 Mai 2022
  • Development of a fast Cherenkov detector dedicated to Prompt Gamma Time Imaging, M. Jacquet, A. André, S. Marcatili, M.-L. Gallin-Martel, S. Ansari, Y. Boursier , M. Dupont , L. Gallin-Martel, J. Hérault, C. Hoarau, P. Hofverberg, D. Maneval, C. Morel , J.-F. Muraz, FTMI, Fast Timing in Medical Imaging, Valencia, Spain, 3-5 Jun 2022
  • High-speed, efficient, high-resolution gamma ray imaging: the ClearMind project, D. Yvon, V. Sharyy, M. Follin, C.-H. Sung, A. Galindo-Tellez, T. Chaminade, D. Breton, J. Maalmi, P. Rusquart, C. Cheikalib, C. Morel , L. Cappellugola , S. Curtoni , M. Dupont , Y. Boursier , J.-P. Logier, G. Daniel, J.-M. Martinez, S. Jan, C. Comtat, O. Kochebina, NDIP20, 9th Conference on New Developments in Photodetection, Troyes, France, 4-8 Jul 2022
  • Characterization of a one face instrumented monolithic PbWO4 integrated detector toward the pico-seconds TOF-PET applications, A. Galindo-Tellez, V. Sharyy, D. Yvon, M. Follin, C.-H. Sung, T. Chaminade, D. Breton, J. Maalmi, P. Rusquart, C. Cheikalib, C. Morel , L. Cappellugola , S. Curtoni , M. Dupont , Y. Boursier , J.-P. Logier , G. Daniel, J.-M. Martinez, S. Jan, C. Comtat, O. Kochebina, IEEE NSS/MIC’2022, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Milan, Italy, 5-12 Nov 2022
  • Development of a high sensitivity TOF detector dedicated to prompt gamma time imaging, S. Marcatili, A. André, S. Ansari, Y. Boursier , M. Dupont , J. Hérault, C. Hoarau, J.P. Hofverberg, M.-L. Gallin-Martel, L. Gallin-Martel, M. Jacquet, D. Manéval, C. Morel , J.-F. Muraz, IEEE NSS/MIC’2022, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Milano, Italy, 5-12 Nov 2022
  • Update of the optical light transport in Geant4 to model optical coating, L. Cappellugola , M. Dupont , S. Curtoni , C.-H. Hsun, V. Sharyy, D. Yvon, T. Proslier, C. Morel , Technical Forum, 27th Geant4 Collaboration Meeting, Rennes, France, 27 Sep 2022

2021 : 5 présentations orales

  • Compton 3D imaging with sparse number of views: progress on image quality @ 511 keV, M.Z. Hmissi, G. Lebonvallet, A. Iltis, B. Mehadji and C. Morel , 34th Annual Congress of the European Association of Nuclear Medicine (EANM 2021), Hamburg, Germany, 20-23 Oct 2021
  • Estimating the relative SNR of individual TOF-PET events for Gaussian and non-Gaussian TOF-kernels, J. Nuyts, E. Roncali, S. Gundacker, C. Morel , D. Visvikis, P. Lecoq, Fully-3D’2021, 16th International meeting on fully 3D image reconstructionin radiology and nuclear medicine, Leuven, Belgium, 19-23 Jul 2021
  • Modelisation of frustrated transmission for the ClearMind module, L. Cappellugola , M. Dupont , C. Morel , S. Sharyy, C.-H. Sung, D. Yvon, 75th Crystal Clear Collaboration meeting, Genève, Suisse, 25 Mar 2021
  • Geant4 simulation for the ClearMind project and reconstruction of the gamma conversion, C.-H. Sung, L. Cappellugola , M. Follin, M. Dupont , C. Morel , D. Yvon, V. Sharyy, IEEE NSS/MIC’2021, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Yokohama, Japan, 16-23 Oct 2021
  • Modelisation of light transmission through surfaces with optical coating in Geant4, L. Cappellugola , S. Curtoni , M. Dupont , C.-H. Sung, V. Sharyy, D. Yvon, C. Morel , 76th Crystal Clear Collaboration meeting, Genève, Suisse, 18 Nov 2021

2020 : 4 présentations orales

  • MAPSSIC, a communicating MAPS-based intracerebral positrons probe for deep brain imaging in awake and freely-moving rats, F. Gensolen , L. Ammour, M. Bautista , J. Heymes, S. Fieux, M. Kachel, F. Lefebvre, P. Pangaud , L. Pinot, P. Lanièce, J. Baudot, P. Gisquet, L. Zimmer, M.-A. Verdier, C. Morel , 6th International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation Measurement Methods and their Applications, Protoroz, Slovenia, 17-21 Jun 2019
  • Detectors for X-ray imaging, C. Morel , European School of Instrumentation in Particle & Astroparticle Physics, ESIPAP’2020, Archamps, France, 2-6 Mar 2020
  • Monte Carlo implementation and experimental validation of a model of SiPM, B. Mehadji , M. Dupont and C. Morel , IEEE NSS/MIC’2020, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Boston, United States, 31 Oct - 7 Nov 2020
  • Monte Carlo implementation and experimental validation of a model of SiPM into GATE, B. Mehadji , M. Dupont , D. Fougeron, C. Morel , 74th Crystal Clear Collaboration meeting, Genève, Suisse, 19 Nov 2020

Affiches

2023 : 1 affiche

  • Preneoplastic behaviours in hepatocellular carcinoma: cellular and molecular traits in quiescent versus evolving lesions, F. Cannet , C. Sequera, S. Richelme, Y. Boursier , P. Michea, J.-P. Borg, C. Morel , F. Maina, EMIM’2023, 18th European Molecular Imaging Meeting, Salzburg, Austria, 14-17 Mar 2023

2022 : 5 affiches

  • Micro Photon-Counting Computed Tomography to document longitudinally treatment response in hepatocellular carcinoma mouse models, F. Cannet , Y. Boursier , C. Sequera, S. Richelme; P. Michea, J.-P. Borg, C. Morel , F. Maina, 17th European Molecular Imaging Meeting | EMIM 2022, Thessaloniki, Greece, 15-18 Mar 2022
  • Development of a fast Cherenkov detector for prompt gamma ray imaging in particle therapy, M. Jacquet, S. Marcatili, M.-L. Gallin-Martel, S. Ansari, Y. Boursier , M. Dupont , L. Gallin-Martel, J. Hérault, C. Hoarau, P. Hofverberg, D. Maneval, C. Morel , J.-F. Muraz, NDIP20, 9th Conference on New Developments in Photodetection, Troyes, France, 4-8 Jul 2022
  • Simulation and event reconstruction in monolithic PbWO4 crystal detector for the ClearMind project, C.-H. Sung, D. Yvon, V. Sharyy, M. Follin, A. Galindo-Tellez, T. Chaminade, D. Breton, J. Maalmi, P. Rusquart, C. Cheikalib, C. Morel , L. Cappellugola , S. Curtoni , M. Dupont , Y. Boursier , J.-P. Logier, G. Daniel, J.-M. Martinez, S. Jan, C. Comtat, O. Kochebina, NDIP20, 9th Conference on New Developments in Photodetection, Troyes, France, 4-8 Jul 2022
  • Etude longitudinale de l'effet de différents traitements pour le carcinome hépatocellulaire chez la souris assistée par l'imagerie à rayons X, F. Cannet , Y. Boursier , S. Richelme, C. Sequera, P. Michea, J.-P. Borg, C. Morel , F. Maina, RITS’2022, Recherche en Imagerie et Technologies pour la Santé, Brest, France, 22-25 Mai 2022
  • Spectral CT reconstruction with ProMeSCT: results on real data from PIXSCAN, Y. Boursier , F. Cannet , S. Anthoine, C. Morel , IEEE NSS/MIC’2022, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Milano, Italy, 5-12 Nov 2022

2021 : 1 affiche

  • A mathematical framework for prompt-gamma time imaging with TIARA, Y. Boursier , M. Jacquet, M. Dupont , C. Morel , D. Maneval, J. Hérault, M.-L. Gallin-Martel, S. Ansari, S. Marcatili, IEEE NSS/MIC’2021, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Yokohama, Japan, 16-23 Oct 2021

2020 : 1 affiche

  • Towards a binocular Compton Camera for low activity Imaging, M. Z. Hmissi, A. Iltis, C. Tata, G. Zeufack, B. Mehadji , C. Morel , H. Snoussi, IEEE NSS/MIC’2020, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Boston, United States, 31 Oct - 7 Nov 2020

Mémoires

2024 : 1 mémoire

  • Apprentissage profond pour l'imagerie CT spectrale par Comptage de Photons et conception de traitement sur des modèles murins de cancer du foie, F. Cannet, Aix-Marseille Université, 04 Mar 2024

2023 : 1 mémoire

  • Modélisation Monte Carlo d'un détecteur scintronique à haute résolution spatio-temporelle couplé à un tube multiplicateur à galette de micro-canaux, L. Cappellugola, Aix-Marseille Université, 07 Jui 2023

2021 : 1 mémoire

  • Modélisation Monte Carlo d'une caméra Compton basée sur l'utilisation de détecteurs à scintillation sensibles à la position couplés à des SiPM, B. Mehadji, ,

2020 : 1 mémoire

  • Mise en œuvre et caractérisation du système d'acquisition de données d'une caméra Compton pour l'imagerie des gammas prompts en protonthérapie, C. Pimenta Cheble Caplan, Aix-Marseille Université, 11 Dec 2020


Liste complète (PDF)

  • Développement et caractérisation des performances des prototypes de scanners à comptage de rayons X PIXSCAN utilisant des pixels hybrides.

    • F. Cassol et al. Characterization of imaging performance of a micro-CT system based on the photon counting XPAD3/Si hybrid pixel detectors. Biomed. Phys. Eng. Express 2 (2016) 025003
    • Franca Cassol. From particle tracking to counting tomography. HDR, Aix-Marseille Université, Apr 2018

  • Construction de PIXSCAN-FLI, un troisième prototype de scanner à comptage de rayons X financé par France Life Imaging (FLI), qui est évalué dans le cadre de projets conjoints consacrés à l'imagerie longitudinale de tumeurs hépatiques spontanées chez la souris avec l'Institut de biologie du développement de Marseille IBDM.

    • Loriane Portal. Étude de la tomographie à comptage de rayons X avec des pixels hybrides en Si et en CdTe et application au suivi longitudinal du carcinome hépatocellulaire chez la souris. Ph.D. thesis, Aix-Marseille Université, Oct 2018
    • F. Cassol et al. Tracking dynamics of spontaneous tumours in mice using Photon Counting Computed Tomography. iScience 21 (2019) 68-83
    • Laureate of the MITI 80IPrime for the DePIcT (2020-2023) project

  • Développement de ProMeSCT en collaboration avec l'Institut de Mathématiques de Marseille I2M, un nouvel algorithme à métrique proximale pour la décomposition en matériaux de base de données spectrales à comptage de rayons X.

    • Souhil Tairi. Développement de méthodes itératives pour la reconstruction en tomographie spectrale. Ph.D. thesis, Aix-Marseille Université, Jun 2019
    • S. Tairi et al. ProMeSCT: a proximal metric algorithm for spectral CT. IEEE Trans. Radiat. Plasma Med. Sci. 5 (2021) 548-558

  • Développement de sondes positroniques pour l'imagerie de petits animaux éveillés et libres de leurs mouvements, en collaboration avec l'IJCLab (Orsay), l'IPHC (Strasbourg) et le CERMEP (Lyon).

    • L. Ammour et al. MAPSSIC, a novel CMOS intracerebral positron probe for deep brain imaging in awake and freely-moving rats: a Monte Carlo study. IEEE Trans. Radiat. Plasma Med. Sci. 3 (2019) 302-314
    • F. Gensolen et al. MAPSSIC, a communicating MAPS-based intracerebral positrons probe for deep brain imaging in awake and freely-moving rats. EPJ Web of Conferences 225 (2020) 09002

  • Développement de l'imagerie des gammas prompts en hadronthérapie dans le cadre des projets INSERM PCSI CLaRyS-UFT (2018-2021) et TIARA (2020-2023) avec le LPSC (Grenoble), l’IP2I (Lyon), Créatis (Lyon) et le CAL (Nice).

    • C. Caplan et al. A µTCA back-end firmware for data acquisition and slow control of the CLaRyS Compton camera. in Conf. Rec. IEEE NSS/MIC’2019
    • D. Dauvergne et al. On the role of single particle irradiation and fast timing for efficient online-control in particle therapy. Front. Phys. 8 (2020) 567215
    • Cairo Pimenta Cheble Caplan. Mise en œuvre et caractérisation du système d'acquisition de données d'une caméra Compton pour l'imagerie des gammas prompts en protonthérapie. Ph.D. thesis, Aix-Marseille Université, Dec 2020
    • O. Allegrini et al. Characterization of a beam-tagging hodoscope for hadrontherapy monitoring. J. Instrum. 16 (2021) P02028
    • M. Jacquet et al. A time-of-flight-based reconstruction for real-time prompt-gamma imaging in protontherapy. Phys. Med. Biol. 66 (2021) 135003

  • Développement de détecteurs de rayons gamma hautement résolus en temps pour la tomographie par émission de positons (TEP) à temps-de-vol dans le cadre du projet ANR ClearMind (2019-2023) avec le CEA-Irfu (Saclay) et l’IJCLab (Orsay).

    • D. Yvon et al. Design study of a “scintronic” crystal targeting tens of picoseconds time resolution for gamma ray imaging: the ClearMind detector. J. Instrum. 15 (2020) P07029
    • P. Lecoq, C. Morel et al. Roadmap toward the 10 ps time-of-flight PET challenge. Phys. Med. Biol. 65 (2020) 21RM01
    • L. Cappellugola et al. Modelisation of light transmission through surfaces with thin film optical coating in Geant4. in Conf. Rec. IEEE NSS/MIC’2021
    • Release of an update of the optical light transport in Geant4 11.1 to model optical coating (Laurie Cappellugola, Dec 2022)

  • Développement de caméras Compton pour des applications d'imagerie de démantèlement nucléaire dans le cadre des projets ANDRA TEMPORAL (2016-2021) et TEMPORAL II (2022-2024) avec Damavan Imaging (Troyes), l’UTT (Troyes) et Weeroc (Villebon-sur-Yvette).

    • Iltis et al. Temporal Imaging CeBr3 Compton camera: a new concept for nuclear decommissioning and nuclear waste management. EPJ Web of Conferences 170 (2018) 06003
    • B. Mehadji et al. Extension of the List-Mode MLEM algorithm for poly-energetic imaging with a Compton camera. in Conf. Rec. NSS/MIC’2018
    • D. Sarrut et al. Advanced Monte Carlo simulations of emission tomography imaging systems with GATE. Phys. Med. Biol. 66 (2021) 10TR03
    • Brahim Mehadji. Modélisation Monte Carlo d'une caméra Compton basée sur l'utilisation de détecteurs à scintillation sensibles à la position couplés à des SiPM. Ph.D., Aix-Marseille Université, May 2021
    • Mehadji et al. Monte Carlo simulation of SiPMs with GATE. J. Instrum. 17 (2022) P09025
    • Mehadji et al. Monte Carlo simulation of a scintillation crystal read by a SiPM with GATE. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 1048 (2023) 167905