L’AXE SANTE DU LABEX P2IO

P. LANIECE

Kick off meeting,11 Janvier 2012

PLAN

Pourquoi un axe ‘santé’ dans le labex

P2IO

Structuration et organisation de

l’axe

Quelques exemples thématiques

Perspectives

Pourquoi un axe santé à P2IO

Tradition historique de la physique

Demande sociétale croissante + enjeux de l’interdisciplinaritéExemple grand centre de recherche américain comme Brookhaven

(BNL), Berkeley (LBL), Jefferson Lab

348 | VOL.8 NO.4 | APRIL 2011 | nature methods

Excellence monodisciplinaire

Savoir faire et compétences + Autonomie et ressources des laboratoiresSavoir faire et compétences + Autonomie et ressources des laboratoires

Projets interdisciplinaire

physique-santé d’excellence pré-

existants

ThomX, CaLIPSO, Trecam, …

Environnement favorable

➜

➜ ➜➀Les principaux piliers

CONTEXTEAdéquation de P2IO pour une interdisciplinarité de qualité

Structure d’interface de référence

(instrumentation, méthodologie, modélisation)

➜

Projet TRECAM

projet POCI

Imagerie per-opératoire: traitement chirurgical du cancer assisté par radioguidage

Un exemple de projet santé P2IO

Principe de détection

Points d’injection du

traceur

Ganglion Sentinelle

Protocole du ganglion sentinelle dans le cadre du cancer du sein

projet TRECAM, pole omega

Principe d’analyse

Analyse en bloc

➜

EXEMPLE d’un projet P2IO

Compétences spécifiques : simulation (GATE), instrumentation, électronique, méthodologie et évaluation clinique

Sensibilité 50 kBq (expo 10 sec.)

Résolution spatiale < 1 mm

BILAN❖ EVALUATION CLINIQUE :

➞ PHRC, Collab. Hopital Tenon (APHP), IMNC (162 patientes) ➞ PHRC, Collab. CHU Lariboisière (APHP-Paris 7) IMNC (> 30 patientes) 2012

❖ RESULTATS :

Intérêt clinique démontréImpact scientifique : de IEEE TNS à Journal Nuclear Medecine valorisation industrielle : ➞ projet commun IN2P3 : IMNC/IPHC (D. Brasse)retour vers le physique : ➞ imagerie haute résolution, feedback électronique

Scintillateur ➜ LaBr3:Ce (SGC)

Collimateur ➜ trous // (NF)

Multi-anode PMT ➜ 16 x 16 (Hamamatsu H9500)

Multi-channels electronics readout

➜ 4 chips HARDROC2 [3], OMEGA/LAL)Regulators, HV pow. supp.

ADCs, FPGA, USB

2 PCB impl. 4 Hardroc2

256 MAPMT channels (4 hardroc2 chips)

TRECAM set-up &

performances

Structuration des thèmes

AXE SANTE A P2IO

Imagerie Radiothérapie

Instrumentation Accélérateur Modélisation/Simulation

cancérologie neurosciences

Structuration des thèmes par entité

AXE SANTE A P2IO

Imagerie Radiothérapie

CSNSM

IMNC IPNO IRFU LAL LLR

Imagerie préclinique

AXE SANTE: les thèmes

Motivations: Développer un outil d’analyse temps-réel Eliminer les perturbations produits par l’anesthésie Approche imagerie multi-modale (association

comportement)

PIXSIC: une sonde optimisée pour la mesure chez l’animal éveillé

Développement d’un Détecteur Silicium pixelisé autonome:

Stabilisation courant de fuite: collaboration

Analyse sous SILVACO Test sous pointe

Imagerie clinique

CaLIPSO: nouvelle génération de caméra TEP pour l’imagerie en neurosciences

AXE SANTE: les thèmes

Motivations: Optimisation de l’efficacité et de la résolution pour l’imagerie TEP Développer un outil d’imagerie dynamique adapté aux neurosciences Proposer une alternative à la détection TEP pour le suivi dosimétrique en hadronthérapiePerformances attendues: sensibilité 10 %, résolution spatiale 1 mm, grand angle

solide

TMBi

dépôt pixels métalliques (métaux stables) et réalisation couche résistive par implantation

Modélisation CaLIPSO (plateforme GATE)

Une double détection:Signal « Scintillation » Décl. détecteur et temps.Signal Ionisation Mes. Energie et Posit 3D.

Imagerie/Radiothérapie

ThomX: nouvelle génération de source X pour l’imagerie et le traitement par radiothérapie

AXE SANTE: les thèmes

Motivations: Développer un irradiateur X monoénergétique, et modulable en intensité applications potentielles en imagerie et radiothérapie La source doit être compactable pour être exploitée en milieu hospitalier et de

coût modéré

Principe: source X compton obtenus par

collision d’e- (50 à 70 Mev) et

photons (laser fibré amplifié ) dans

une très petite cavité

Equipex 2011: Partenariat LAL, SOLEIL, CELIA (laser), Neel

(Instrumentation) Exploitation scientifique (C2RMF, ESRF,

Inserm) : medicale et heritage culturel Industrialisation: discussion Thales TED

Hadronthérapie

AXE SANTE: les thèmes

Hadronthérapie :

Méthode innovante pour le traitement des cellules cancéreuses Particules chargées (protons, 12C6+...) Traitement des tumeurs radiorésistantes et/ou voisines d’organes à risque

● Avantages : Dépôt de dose localisé Parcours dans la matière modulable par l’énergie Diffusion latérale limitée

Tumour

Optical nerve

Besoins :outils de simulation performants et fiables

Planning de traitement individuelContrôle de la dose grâce aux particules secondairesEstimation des effets secondaires à long terme

Hadronthérapie

AXE SANTE: les thèmes

Base de données nucléaires et/ou modèles de réactions nucléaires suffisamment précis (en particulier pour la fragmentation du carbone)

Objectifs: Comprendre

le mécanisme de réaction à travers des expériences les plus contraignantes possibles Modéliser

Extension du modèle développé pour les réactions proton-noyau aux ions jusqu'à l’oxygène (INCL4-HI) Valider

Inclusion dans GEANT4, comparaison avec ensemble de données existantes Appliquer

Génération de bases de données spécifiques, simulations de références

L’expérience FIRST (Fragmentation of Ions Relevant for Space and Therapy) au

GSI : C+C 400 MeV/u

Projet ANR PROUESSE PRotonthérapie : développement et validation d’un OUtil

de modélisation Et Simulation monte carlo précises et rapides du dépôt de doSE

CEA/DRT/LIST, CEA/DSM/Irfu, Institut Curie - Centre de Protonthérapie d'Orsay, DOSISOFT, Centre Antoine Lacassagne/Cyclotron Biomédical, INSA/Lyon CNDRI

Utilisation de l’imagerie TEP pour le contrôle de la dose délivrée en hadronthérapie

511 keV

511 keV

Production d’émetteurs + (11C, 10C, 15O…)

Collisions nucléaires inélastiques

Activité + mesurée

GSI Darmstadt (Germany)

Modélisation de la chaîne de mesure TEP en ligne complète

GATE simulation In-beam PET imager (GSI ) Heterogeneous phantom

Faisceau de traitement + cible hétérogène ou patient + imageur TEP dédié

Structuration des projets

Imagerie Radiothérapie

CSNSM CaLIPSO

IMNC

PIXSIC, IBAC, SIPMED, MoniTEP, TrioP, TRECAM,

MEMBO, QIM, Sigahrs, CaLIPSO

Envision, Imadron (GATE)

IRFU CaLIPSO, ART, Iseult (IRM) Envision, Prouesse

IPNO CaLIPSO protonthérapie

LAL ThomX, SIPMED, PIXSIC ThomX

LLR Hadronthérapie (profileur faisceau

AXE SANTE à P2IO

Enjeux

AXE SANTE à P2IO

EXPLORER :

certains mécanismes cérébraux physiologiques et

physiopathologiques De nouvelles voies de lutte contre le cancer

TRANSFORMER :

Connaissances scientifiques et techniques au profit

des enjeux de santé

objectifs

moyens

actions STRUCTURER :

❖ ➙ cf perspectives

Perspectives

AXE SANTE à P2IO

Priorités 2012-

2014 STRUCTURER

Favoriser les synergies sur des projets fédérateurs

‘locaux’ : animation

scientifique, collabo AAP (thèses/post-docs en commun,

projets …)

Mailler la chaine entre RD amont et validation préclinique et

clinique

Ouvrir et ancrer le pôle Santé de P2IO dans le paysage de

l’interface Physique-

Santé national et international : GDR, réseau, AAP, liens

labos bio et hôpitaux…

EnjeuxAXE SANTE à P2IO

EXPLORER:

certains mécanismes cérébraux physiologiques et

physiopathologiques De nouvelles voies de lutte contre le cancer

Exploiter un potentiel scientifique et technique

d’excellence pour:

TRANSFORMER

Connaissances scientifiques et techniques au profit

des enjeux de santé

objectifs

moyens

actions STRUCTURER

Favoriser les synergies sur des projets fédérateurs

‘locaux’ Construire la chaine entre RD amont et validation

préclinique et clinique Ancrer les acteurs P2IO dans le paysage de

l’interface physique-santé national et international:

GDR, réseau, AAP

PerspectivesAXE SANTE à P2IO

favoriser les projets fédérateurs

développer une animation scientifique avec les différents

acteurs

pérenniser la visibilité de l’activité dans les différentes

instances d’interface

développer un comité

Priorités 2012-2013

Hadronthérapie

AXE SANTE: les thèmes

➞

2010: développement et validation clinique méthode originale pour la caractérisation précoce de la réponse à la thérapie en

TEP/TDM

détecteur mesureimage

quantitative paramètre physique

paramètre(s) physiologique(s)

simulationsreconstruction tomographique analyse

➜ ➜ ➜

Quantification en tomographie d’émission (TEMP et TEP)

BILAN SCIENTIFIQUE

❖ COLLABORATION :

➞ académique : IN2P3 (LPC, CPPM, IPHC, IPN Lyon), CEA-SHFJ, Institut J. Bordet, OpenGATE (leadership), ➞ entreprise : Dosisoft, Biospace, Guerbet

❖ FINANCEMENT :

➞ FP7 : ENVISION (2010-2014 leadership WP6), ➞ ANR : TecSan (2009-2012) , Cosinus (2009-2012), ➞ PC MEDICEN : SIGAHRS (2008-2011), dépôt projet IMOVA (2010) ➞ DP IN2P3

collaboration Inst. J. Bordet (ULB)

Imagerie cliniqueQIM: Quantification en Imagerie Moléculaire

AXE SANTE: les thèmes

Adéquation de P2IO pour une interdisciplinarité de qualité

CONTEXTE

3 piliers

Environnementfavorable

Excellence monodisciplin.

Structure de référence

Savoir faire et compétencesSavoir faire et compétences+ +

Autonomie et ressources des Autonomie et ressources des laboratoireslaboratoires

ILLUSTRATION

4 cartes x 64 canaux

PMMA 256 pixels

LaBr3(Ce)

Collimateur

Electronique développée avec le

8 cm x 8 cmHauteur : 12 cm

2,2 kgFOV : 5 x 5 cm2

Sensibilité : 300 cps/MBqRésolution spatiale : 1,8 mmRésolution énergétique : 11%

TRECAM : version optimiséeTRECAM : version optimisée

Valorisation société LITEF

Imagerie préclinique

ART: détecteur pour la mesure de la fonction d’entrée chez le petit animal

AXE SANTE: les thèmes