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 2020
Sujet : Apprentissage profond pour l'imagerie CT spectrale par comptage des photons et conception de traitement sur des modèles murins de cancer du foie.
Financement : CNRS
Directeur de thèse : Christian Morel
Co-encadrant : Yannick Boursier
Thèse commencée en 2019
Sujet : Développement d'un cristal « Scintronique » pour les applications d'imagerie ultra-rapide de rayons gamma
Financement : CNRS/Région
Directeur de thèse : Christian Morel
Co-encadrant : Mathieu Dupont
Voir les thèses précédentes (13)

Publications imXgam

Articles

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)
  • 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)

2019 : 2 articles

  • MAPSSIC, a Novel CMOS Intracerebral Positrons Probe for Deep Brain Imaging in Awake and Freely Moving Rats: A Monte Carlo Study, L. Ammour et al. , IEEE T. Rad. Plasma Med. Sci 3 (2019) 302-314
  • Tracking Dynamics of Spontaneous Tumors in MiceUsing Photon-Counting Computed Tomography, F. Cassol et al. , iScience 21 (2019) 68-83

Actes de conférence

2020 : 1 acte 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

2019 : 2 actes de conférence

  • A time-of-flight gamma camera data acquisition system for hadrontherapy monitoring, X. Chen, O. Allegrini, B. Carlus, C. Caplan , L. Caponetto, J. P. Cachemiche , S. Curtoni, D. Dauvergne, R. Della Negra, M. Fontana, L. Gallin-Martel, M.-L. Gallin-Martel, J. Hérault, D. Lambert, G.-N. Lu, M. Magne, S. Marcatili, H. Mathez, C. Morel , G. Montarou, E. Testa, Y. Zoccarato, IEEE Conf. Proceedings, IEEE NSS/MIC 2019 (2019), Manchester, United Kingdom, 28 Oct - 2 Nov 2019
  • A μTCA Back-End Firmware for Data Acquisition and Slow Control of the CLaRyS Compton Camera, C. Caplan , O. Allegrini, J.-P. Cachemiche , B. Carlus, X. Chen, D. Dauvergne, R. Della-Negra, M. Fontana, L. Gallin-Martel, M.-L. Gallin-Martel, J. Hérault, D. Lambert, G.-N. Lu, M. Magne, H. Mathez, G. Montarou, C. Morel , M. Rodo Bordera, E. Testa, Y. Zoccarato, IEEE Conf. Proceedings, IEEE NSS/MIC 2019 (2019), Manchester, United Kingdom, 28 Oct - 2 Nov 2019

Présentations orales

2021 : 2 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

2020 : 2 présentations orales

  • 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

2019 : 7 présentations orales

  • Detectors for X-ray imaging, C. Morel , European School of Instrumentation in Particle & Astroparticle Physics, ESIPAP’2019, Archamps, France, 4-8 Mar 2019
  • Setting up the 10 ps Challenge: rationale and progress status, C. Morel , VI Mediterranean Thematic Workshop in Advanced Molecular Imaging MEDAMI’ 2019, Valencia, Spain, 15-17 May 2019
  • Le défi 10 ps, C. Morel , Journées Thématiques du Réseau Semi-conducteur IN2P3-IRFU, Marseille, France, 25-26 Jun 2019
  • Detectors for X-ray imaging, C. Morel , Ecole d’été France Excellence, Marseille, France, 1-11 Jul 2019
  • Setting up of the 10 ps challenge: progress status, C. Morel , Journées annuelles du GDR MI2B, Nantes, France, 20-22 Nov 2019
  • Binocular CeBr3 Compton camera for nuclear decommissioning and nuclear waste management, H.Z. Hmissi, A. Iltis, C. Tata Zafiarifety, G. Zeufack, Tadonkeng, L Rodrigues and C. Morel , ANIMMA’2019, International Conference on Advancements in Nuclear Instrumentation, Measurement Methods and their Applications, Portorož, Slovenia, 17-21 Jun 2019
  • Flight-speed, efficient, high-resolution gamma ray imaging: the Clearmind project, D. Yvon, S. Sharyy, M. Follin, J.-P. Bard, D. Breton, J. Maalmi, C. Morel , NSS/MIC’2019, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Manchester, United Kingdom, 28 Oct - 2 Nov 2019

Affiches

2022 : 1 affiche

  • 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

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

2019 : 4 affiches

  • Fast prompt-gamma imaging for the online monitoring of the ion range in hadron therapy, J. Livingstone, A. Etxebeste, S. M. Cissé, D. Dauvergne, M. Fontana, M.-L. Gallin-Martel, J.-M. Létang, S. Marcatili, C. Morel , D. Sarrut, E. Testa, PTCOG58, 58th Annual Conference of the Particle Therapy Co-Operative Group, Manchester, United Kingdom, 10-15 Jun 2019
  • Temporal imaging CeBr3 Compton camera: first imaging results and prospects for medical imaging, C. Tata Zafiarifety, A. Iltis, G. Zeufack, L. Rodrigues, M. Lopez, H. Snoussi, Z. Hmissi, C. Morel , Conf. Rec. SPIE Medical Imaging Conference, San Diego, United States, 16-21 Feb 2019
  • Imaging of a 30 kBq 22Na source form 3 meters with a Temporal CeBr3 Compton camera, M.Z. Hmissi, A. Iltis, C. Tata, G. Zeufack, A. Alhamwi, L. Rodrigues, B. Mehadji , C. Morel , H. Snoussi, NSS/MIC’2019, IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Manchester, United Kingdom, 28 Oct - 2 Nov 2019
  • Test and characterization of the ClaRyS camera’s absorber with its final acquisition chain, O. Allegrini, J.-P. Cachemiche , C. Caplan , B. Carlus, X. Chen, D. Dauvergne, R. Della Negra, J.-M. Létang, C. Morel , E. Testa, Young Investigator's Workshop on Photon Detection in Medicine and Medical Physics, Siegen, Germany, 2-3 Dec 2019

Mémoires

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, ,

2019 : 1 mémoire

  • Développement de méthodes itératives pour la reconstruction en tomographie spectrale, S. Tairi, Aix-Marseille Université, 20 Jun 2019


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.