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 

Apprentis

Thèse commencée en 2017
Sujet : Modélisation Monte Carlo d'une caméra Compton basée sur l'utilisation de détecteurs à scintillation sensibles à la position couplés à des SiPM
Directeur de thèse : Christian Morel
Co-encadrant : Mathieu Dupont
Thèse commencée en 2016
Sujet : Mise en neuve et caractérisation d'une caméra Compton pour l'imagerie des gammas prompts en protonthérapie
Directeur de thèse : Christian Morel
Co-encadrant : Jean-Pierre Cachemiche
Thèse commencée en 2015
Sujet : Development of iterative reconstruction methods for spectral Computed Tomography
Directeur de thèse : Christian Morel
Voir les thèses précédentes (10)

Publications imXgam

Actes de conférence

2017 : 3 actes de conférence

  • Simulation Results for PLATO: A Prototype Hybrid X-Ray Photon Counting Detector with a Low Energy Threshold for Fusion Plasma Diagnostics, A. Habib , M. Menouni , P. Pangaud , C. Fenzi, G. Colledani, G. Moureau, A. Escarguel, C. Morel , J. Instrum, 12, 18th International Workshop on Radiation Imaging Detectors 2016 (2017) C01036, Barcelona, Spain, 3-7 Jui 2016
  • Design and characterization of pixelated needle probe for molecular neuroimaging on awake and freely moving rats, J. Heymes, L. Ammour, M. Bautista , G. Bertolone, A. Dorokhov, S. Fieux, Fabrice Gensolen , Mathieu Goffe, Christine Guo Hu, M. Kachel, F. Lefèbvre, F. Pain, P. Pangaud , L. Pinot, M. Winter, P. Gisquet-Verrier, Ph. Lanièce, C. Morel , M.-A. Verdier, L. Zimmer, J. Baudot, indéfini, PSD’11, 11th International Conference on Position Sensitive Detectors (2017), Milton Keynes, United States, 3-8 Sep 2017
  • A data acquisition system for a beam-tagging hodoscope used in hadrontherapy monitoring, X. Chen, J.-P. Cachemiche , C. Caplan Cheble Pimenta , L. Caponetto, D. Dauvergne, R. Della Negra, M. Fontana, G.-N. Lu, C. Morel , M. Rodo Bordera , E. Testa, Y. Zoccarato, IEEE Conf. Proceedings, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (2017), Atlanta, United States, 21-28 Oct 2017

2018 : 1 acte de conférence

  • Temporal Imaging CeBr3 Compton camera: a new concept for nuclear decommissioning and nuclear waste management, A. Iltis, H. Snoussi, L. Rodrigues de Magalhaes, M.Z. Hmissi, C. Tata Zafiarifety, G. Zeufack, Tadonkeng, C. Morel , EPJ. Web. Conf., 170, ANIMMA’2017, International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications (2018), Liège, Belgium, 19-23 Jun 2017

Présentations orales

2017 : 17 présentations orales

  • K-edge spectral tomography of preclinical lung tissue: energy calibration and image analysis within the prototype PIXSCAN-FLI, A. Ortega-Gil, M. Dupont , Y. Boursier , L. Portal , F. Cassol , C. Morel , 1st young Spanish Molecular Imaging Network meeting, Madrid, Spain, 30 Jan 2017
  • Monte Carlo simulation of a Compton camera for nuclear dismantling operations, B. Mehadji , C. Morel , 67th Crystal Clear Collaboration general meeting, Giessen, Germany, 16 Mar 2017
  • FAST Working Group 4 - Electronics & DAQ, C. Morel , J. Varela, 3rd FAST Annual Meeting, Larnaca, Cyprus, 23-24 Mar 2017
  • Imagerie X spectrale : décomposition en base de matériaux par calibration polynomiale, N. Ducros, O. Pivot, S. Rit, J.-M. Létang, J. Abascal, Y. Boursier , M. Dupont , C. Morel , F. Peyrin, RITS' 2017, Recherche en Imagerie et Technologie pour la Santé, Lyon, France, 27-29 Mar 2017
  • Detectors for X-ray imaging, C. Morel , European School of Instrumentation in Particle & Astroparticle Physics, ESIPAP’2017, Week 5: Detector Technologies & Electronics, European Scientific Institute, Archamps, France, 20-24 Feb 2017
  • Optical simulation for the TEMPORAL project: study for scintillation photon detection time and SiPM modelisation, M. Dupont , C. Morel , OpenGATE Collaboration technical meeting, Clermont-Ferrand, France, 11 May 2017
  • PLATO: A low thresholf X-ray photon counting detector prototype readout chip for spectroscopic imaging, A. Habib , M. Menouni , P. Pangaud , C. Morel , 4th Workshop on Medical Applications of Spectroscopic X-ray Detectors, Geneva, Switzerland, 15-18 May 2017
  • Temporal Imaging CeBr3 Compton camera: a new concept for nuclear decommissioning and nuclear waste management, A. Iltis, H. Snoussi, L. Rodrigues de Magalhaes, M.Z. Hmissi, C. Tata Zafiarifety, G. Zeufack, Tadonkeng, C. Morel , ANIMMA’2017, International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications, Liège, Belgium, 19-23 Jun 2017
  • A data acquisition system for a beam-tagging hodoscope used in hadrontherapy monitoring, X. Chen , J.-P. Cachemiche , C. Pimenta Cheble Caplan , L. Caponetto, D. Dauvergne, R. Della Negra, M. Fontana, G.-N. Lu, C. Morel , M. Rodo Bordera , E. Testa, Y. Zoccarato, NSS/MIC’2017, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Atlanta, United States, 21-28 Oct 2017
  • Characterization results for PLATO : a prototype CMOS readout chip for hybrid X-ray photon counting detectors with low thresholds for fusion plasma diagnostics, A. Habib , M. Menouni , D. Fougeron, P. Pangaud , C. Fenzi, G. Colledani, G. Moureau, A. Escarguel, C. Morel , NSS/MIC’2017, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Atlanta, United States, 21-28 Oct 2017
  • Développement d'un micro-scanner à comptage de photons pour le CERIMED, C. Morel , Journées du Département Hospitalo-Universitaire Imaging, Marseille, France, 30 Jun 2017
  • Development of a new GATE digitizer module for SiPMs, M. Lenz , M. Dupont , U. Pietrzyk, C. Morel , 68th Crystal Clear Collaboration Meeting, Genève, Switzerland, 16 Nov 2017
  • Development of a new GATE digitizer module for SiPMs, M. Dupont , M. Lenz , U. Pietrzyk, C. Morel , OpenGATE Collaboration technical meeting, Marseille, France, 30 Nov - 1 Dec 2017
  • A study of the Temporal Compton camera with GATE, B. Mehadji , M. Dupont , C. Morel , OpenGATE Collaboration technical meeting, Marseille, France, 30 Nov - 1 Dec 2017
  • Longitudinal monitoring of hepatocellular carcinoma in mice with the photon counting microCT scanner PIXSCAN-FLI, L. Portal , F. Cassol , M. Dupont , Y. Boursier , S. Richelme, F. Maina, C. Morel , BCP 13, 13ème Journée Scientifique Interface Biologie-Chimie-Physique, Marseille, France, 4 Dec 2017
  • Pôle imagerie: défi 10 ps, C. Morel , Journées du GDR Modélisation et Instrumentation pour l'Imagerie Biomédicale, Caen, France, 5-6 Dec 2017
  • Développement d'un micro-scanner à comptage de photons PIXSCAN-FLI, C. Morel , Journées du GDR Modélisation et Instrumentation pour l'Imagerie Biomédicale, Caen, France, 5-6 Dec 2017

2018 : 4 présentations orales

  • Development of a new GATE digitizer module for SiPMs, M. Dupont , C. Morel , 4th FAST WG3/4/5 Meeting, Ljubljana, Slovenia, 8-9 Jan 2018
  • Longitudinal in vivo monitoring of hepatocellular carcinoma in mice with photon counting computed tomography, L. Portal , F. Cassol , M. Dupont , Y. Boursier , F. Maina, C. Morel , EMIM’2018, European Molecular Imaging Meeting, San Sebastian, France, 20-23 Mar 2018
  • Simultaneous reconstruction and separation in a spectral CT framework with a proximal variable metric algorithm, S. Tairi , S. Anthoine, C. Morel , Y. Boursier , The Fifth International Conference on Image Formation in X-Ray Computed Tomography - CT Meeting, Salt Lake City, United States, 20-23 May 2018
  • FAST Working Group 4 - Electronics & DAQ, C. Morel , J. Varela, 4th FAST Annual Meeting, Bucharest, Romania, 8-9 Mar 2018

Affiches

2017 : 9 affiches

  • First in-vivo monitoring of hepatocellular carcinoma in mice with a photon counting detector for micro-CT imaging, L. Portal , F. Cassol , M. Dupont , Y. Boursier , S. Richelme, F. Maina, C. Morel , EMIM'2017, European Molecular Imaging Meeting, Köln, Germany, 5-7 Apr 2017
  • Séparation et reconstruction simultanées en tomographie spectrale via un algorithme proximal à métrique variable, S. Tairi , S. Anthoine, C. Morel , Y. Boursier , GRETSI’2017, XXVIe Colloque GRETSI – Traitement du Signal et des Images, Juan-les-Pins, France, 5-8 Sep 2017
  • Design and characterization of pixelated needle probe for molecular neuroimaging on awake and freely moving rats, P. Laniece, C. Morel , M.-A. Verdier, L. Zimmer, J. Baudot, PSD’11, 11th International Conference on Position Sensitive Detectors, Milton Keynes, United States, 3-8 Sep 2017
  • First experimental evaluation of MAPSSIC prototype, a potential novel CMOS intra-cerebral beta+ probe for deep brain imaging in awake and freely moving rats, L. Ammour, J. Heymes, M. Bautista , S. Fieux, F. Gensolen , M. Kachel, A. Dubois, F. Lefèbvre, F. Pain, P. Pangaud , L. Pinot, J. Baudot, P. Gisquet-Verrier, P. Lanièce, C. Morel , L. Zimmer, M.-A. Verdier, NSS/MIC’2017, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Atlanta, United States, 21-28 Oct 2017
  • Characterization results for PLATO: a prototype CMOS readout chip for hybrid X-ray photon counting detectors with low thresholds for fusion plasma diagnostics, A. Habib , M. Menouni , D. Fougeron, P. Pangaud , C. Fenzi, G. Colledani, G. Moureau, A. Escarguel, C. Morel , NSS/MIC’2017, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Atlanta, United States, 21-28 Oct 2017
  • Material decomposition using the PIXSCAN-FLI spectral micro-CT, N. Ducros, O. Pivot, O. Kochebina, M. Dupont , S. Rit, J.M. Létang, J.F.P.J Abascal, F. Peyrin, C. Morel , Y. Boursier , NSS/MIC’2017, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Atlanta, United States, 21-28 Oct 2017
  • Décomposition en base de matériaux à partir de données issues du scanner spectral PIXSCAN-FLI, N. Ducros, O. Pivot, M. Dupont , J.M. Létang, S. Rit, J.F. Perez Juste, C. Morel , Y. Boursier , F. Peyrin, CNIV’2017, 2e Congrès National d’Imagerie du Vivant, Paris, France, 8-9 Nov 2017
  • Implementation of an analytical model of SiPM in GATE, M. Dupont , C. Morel , SCINT’2017, 14th International Conf. on Scintillating materials and their applications, Chamonix, France, 18-22 Sep 2017
  • Implementation of an analytical model of SiPM in GATE., M. Dupont , C. Morel , SCINT’2017, 14th International Conf. on Scintillating materials and their applications, Chamonix, France, 18-22 Sep 2017

2018 : 1 affiche

  • Simultaneous reconstruction and separation in a spectral CT framework., S. Tairi , S. Anthoine, C. Morel , Y. Boursier , SIAM IS18, SIAM Conf. on Imaging Science, Bologne, France, 5-8 Jun 2018

Liste complète (PDF)
  • Étude et réalisation de la sonde intracrânienne PIXSIC pour la détection de positons chez le rat vigile et libre de ses mouvements dans le cadre d’une collaboration entre le CPPM, l’IMNC, le CERMEP et le CNPS financée par l’ANR. Un harnais porté par le rat permet de connecter simultanément deux sondes qui communiquent avec un PC d’acquisition par une liaison sans fils.

    • J. Maerk et al., A wireless beta-microprobe based on pixelated silicon for in vivo brain studies in freely moving rats , Phys. Med. Biol. 58 (2013) 4483-4500
    • L. Balasse et al., PIXSIC, a pixelated beta+-sensitive probe for radiopharmacological investigations in rat brain: binbing studies with [18F]MPPF, Mol. Imaging Biol. 17 (2015) 163-167
    • L. Balasse et al., PIXSIC: a wireless intracerebral radiosensitive probe in freely moving rats, Mol. Imaging 14 (2015) 484-489
  • Participation au développement du module de simulation GPU hGATE de la plate-forme de simulation Monte Carlo GATE (V7.0) dans le cadre d’une collaboration entre le CPPM, le LaTIM et l’IPHC financée par l’ANR. Ce module GPU simule les interactions rayonnement-matière à l’intérieur et jusqu’à la surface d’un fantôme voxellisé sur la base des sections efficaces utilisées par Geant4.

    • J. Bert et al., Geant4-based Monte Carlo simulations on GPU for medical applications, Phys. Med. Biol. 58 (2013) 5593-5611
  • Étude et construction du détecteur à pixels hybrides de CdTe dans le cadre d’une collaboration entre le CPPM, le Synchrotron SOLEIL, l’Institut Néel (ligne CRG-D2AM ESRF) et l’INT (projet CHiPSpeCT). Ce détecteur est constitué de 8 modules de 7 chips XPAD3.2 hybridés sur des capteurs pixellisés de CdTe de 700 µm d’épaisseur interchangeables à l’unité.

    • C. Buton et al., Comparison of three types of XPAD3.2/CdTe single chip hybrids for hard X-ray applications in material science and biomedical imaging, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 758 (2014) 44-56
    • F. Cassol et al., K-edge imaging with the XPAD3 hybrid pixel detector, direct comparison of CdTe and Si sensors, Phys. Med. Biol. 60 (2015) 5497-5511
  • Premières images TEP/TDM simultanées d’une souris marquées au [18F]FDG acquises avec le prototype ClearPET/XPAD.

    • M. Hamonet et al., The ClearPET/XPAD prototype: development of a simultaneous PET/CT scanner for mice. in Conf. Rec. NSS/MIC’2015, IEEE Press (2015)
Rendu volumique en 3D de scans TEP/TDM d’une souris marquée au FDG acquis simultanément sur le prototype ClearPET/XPAD. On observe l’accumulation de FDG dans les glandes de Harderian, la graisse grise et le cœur. (source: Thèse Margaux Hamonet, Aix Marseille Univ, 2016)
Coupe transverse de scans TEP/TDM d’une souris marquée au FDG acquis simultanément sur le prototype ClearPET/XPAD. On observe l’accumulation de FDG dans le cœur (anneau rouge) et la graisse grise. (source: Thèse Margaux Hamonet, Aix Marseille Univ, 2016)
Coupe sagitale de scans TEP/TDM d’une souris marquée au FDG acquis simultanément sur le prototype ClearPET/XPAD. On observe l’accumulation de FDG dans le cœur (fer à cheval rouge) et la graisse grise et les glandes de Harderian (au niveau du globe oculaire). (source: Thèse Margaux Hamonet, Aix Marseille Univ, 2016)
  • Premières images au K-edge in vivo de souris marquées à l’iode avec le prototype PIXSCAN, puis étude et construction du prototype PIXSCAN-FLI financé par France Life Imaging (FLI) pour le développement de la tomographie spectrale par rayons X. Ce prototype comprend un générateur de rayons X de 150 kVp et pourra être utilisé pour l’imagerie au K-edge de nanoparticules d’or avec le détecteur à pixels hybrides de CdTe.

    • S. Anthoine, J.-F. Aujol, Y. Boursier and C. Mélot, Some proximal methods for Poisson intensity CBCT and PET, Inverse Probl. Imag. 6 (2012) 565-598
    • F. Cassol et al., First K-Edge Imaging With a Micro-CT Based on the XPAD3 Hybrid Pixel Detector, IEEE Trans. Nucl. Sci. 60 (2013) 103-108
    • F. Cassol et al., Characterization of the imaging performance of a micro-CT system based on the photon counting XPAD3/Si hybrid pixel detectors, Biomed. Phys. Eng. Express 2 (2016) 025003
  • Fonderie du circuit intégré PLATO en technologie TSMC 130 nm pour la lecture d’une matrice de 16 × 18 pixels de 70 µm × 70 µm dotés de deux seuils chacun (projet DEmON).

    • A. Habib et al., Simulation Results for PLATO: a prototype hybrid X-ray photon counting detector with a low energy threshold for fusion plasma diagnostics. JINST 12 (2017) C01036
  • Organisation de la journée de formation GATE/Geant4 de l’Ecole d’été SCINT 2017 qui s’est déroulée à Chamonix du 14-17 septembre 2017.

Calcul et données

L’équipe Calcul et Données est créée en 2018 pour conduire la recherche et le développement dans le domaine des systèmes de calcul et de gestion de données en masse. Les systèmes informatiques distribués à grande échelle sont nés pour supporter de grandes collaborations scientifiques comme les expériences au collisionneur LHC. Le CPPM a beaucoup contribué dans la conception et dans le développement du système de ce type, DIRAC, pour la Collaboration LHCb. Ce système est maintenant à la base de plate-forme utilisé par l’équipe Calcul et Données pour mener des recherches sur des algorithmes de gestion de ressources de calcul et de stockage pour optimiser leur utilisation par des applications scientifiques très différentes. En particulier, nous nous concentrons sur les applications de type « Big Data » avec un accent sur le traitement de grands volumes de données distribuées dans plusieurs centres dans le monde.

Schéma du fonctionnement de DIRAC

L’équipe Calcul et Données développe les outils novatrices pour l’intégration de nouveaux types de ressources, clouds et supercalculateurs, dans les grandes infrastructures de calcul comme France-Grilles ou EOSC (European Open Scientific Cloud).

Ingénieurs et techniciens

  • La conception et le développement du système distribué de calcul et de gestion de donnée DIRAC qui est utilisé par de multiples communautés dans la domaine de la physique des hautes énergies, astrophysique, sciences de vie, etc.

  • La coordination de Consortium DIRAC qui réunit 7 universités et organismes de recherche dans le monde pour le développement et la promotion du logiciel et des services DIRAC