LAXE SANTE DU LABEX P2IOP. LANIECE

Kick off meeting,11 Janvier 2012

PLAN Pourquoi un axe sant dans le labex P2IO

Structuration et organisation de laxe

Quelques exemples thmatiques

Perspectives

Pourquoi un axe sant P2IO Tradition historique de la physiqueDemande socitale croissante + enjeux de linterdisciplinaritExemple grand centre de recherche amricain comme Brookhaven (BNL), Berkeley (LBL), Jefferson Lab 348 | VOL.8 NO.4 | APRIL 2011 | nature methods

Excellence monodisciplinaireSavoir faire et comptences + Autonomie et ressources des laboratoires

Projets interdisciplinaire physique-sant dexcellence pr-existants

ThomX, CaLIPSO, Trecam,

Environnement favorable

Les principaux piliersCONTEXTEAdquation de P2IO pour une interdisciplinarit de qualitStructure dinterface de rfrence

(instrumentation, mthodologie, modlisation)

Projet TRECAM projet POCI

Imagerie per-opratoire: traitement chirurgical du cancer assist par radioguidage Un exemple de projet sant P2IO Principe de dtection Protocole du ganglion sentinelle dans le cadre du cancer du seinprojet TRECAM, pole omegaPrincipe danalyse Analyse en bloc

EXEMPLE dun projet P2IO Comptences spcifiques : simulation (GATE), instrumentation, lectronique, mthodologie et valuation cliniqueRegulators, High power voltage supplyADCs, FPGA, USB2 Hardroc 2b/ chip2 Hardroc 2b/ chip256 MAPMT channels on the 4 64 hardroc Multi-anode PMT(Hamamatsu H9500) 16 x 16 pixels (3mm pitch)Crystal LaBr3:Ce (BrilLanCe 380 Saint Gobain Crystals) thickness : 5 mm coating : Absorbent edges, Teflon topMulti channels electronics readout 4 chips HARDROC2 [6], OMEGA/LAL)Parallel hole collimator (Nuclear Fields) thickness : e = 15 mm holes : = 1.5mm, septa = 0.23 mmRegulators, High power voltage supplyADCs, FPGA, USB2 Hardroc 2b/ chip2 Hardroc 2b/ chip256 MAPMT channels on the 4 64 hardroc Multi-anode PMT(Hamamatsu H9500) 16 x 16 pixels (3mm pitch)Crystal LaBr3:Ce (BrilLanCe 380 Saint Gobain Crystals) thickness : 5 mm coating : Absorbent edges, Teflon topMulti channels electronics readout 4 chips HARDROC2 [6], OMEGA/LAL)Parallel hole collimator (Nuclear Fields) thickness : e = 15 mm holes : = 1.5mm, septa = 0.23 mmSensibilit 50 kBq (expo 10 sec.)Rsolution spatiale < 1 mmBILAN

EVALUATION CLINIQUE :

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

RESULTATS :

Intrt clinique dmontrImpact scientifique : de IEEE TNS Journal Nuclear Medecine valorisation industrielle : projet commun IN2P3 : IMNC/IPHC (D. Brasse)retour vers le physique : imagerie g haute rsolution, feedback lectroniqueScintillateur 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, USB2 PCB impl. 4 Hardroc2256 MAPMT channels (4 hardroc2 chips) TRECAM set-up &performances

Structuration des thmesAXE SANTE A P2IO

ImagerieRadiothrapieInstrumentationAcclrateurModlisation/Simulation

cancrologieneurosciences

Structuration des thmes par entitAXE SANTE A P2IO

ImagerieRadiothrapieCSNSMIMNCIPNOIRFULALLLR

Imagerie prcliniqueAXE SANTE: les thmes Motivations: Dvelopper un outil danalyse temps-rel Eliminer les perturbations produits par lanesthsie Approche imagerie multi-modale (association comportement)PIXSIC: une sonde optimise pour la mesure chez lanimal veillDveloppement dun Dtecteur Silicium pixelis autonome:Stabilisation courant de fuite: collaboration Analyse sous SILVACOTest sous pointe

Imagerie cliniqueCaLIPSO: nouvelle gnration de camra TEP pour limagerie en neurosciencesAXE SANTE: les thmes Motivations: Optimisation de lefficacit et de la rsolution pour limagerie TEP Dvelopper un outil dimagerie dynamique adapt aux neurosciences Proposer une alternative la dtection TEP pour le suivi dosimtrique en hadronthrapiePerformances attendues: sensibilit 10 %, rsolution spatiale 1 mm, grand angle solideTMBi dpt pixels mtalliques (mtaux stables) et ralisation couche rsistive par implantation

Modlisation CaLIPSO (plateforme GATE)

Une double dtection:Signal Scintillation Dcl. dtecteur et temps.Signal Ionisation Mes. Energie et Posit 3D.

Imagerie/RadiothrapieThomX: nouvelle gnration de source X pour limagerie et le traitement par radiothrapieAXE SANTE: les thmes Motivations: Dvelopper un irradiateur X mononergtique, et modulable en intensit applications potentielles en imagerie et radiothrapie La source doit tre compactable pour tre exploite en milieu hospitalier et de cot modr Principe: source X compton obtenus par collision de- (50 70 Mev) et photons (laser fibr amplifi ) dans une trs petite cavit Equipex 2011: Partenariat LAL, SOLEIL, CELIA (laser), Neel (Instrumentation) Exploitation scientifique (C2RMF, ESRF, Inserm) : medicale et heritage culturel Industrialisation: discussion Thales TED

HadronthrapieAXE SANTE: les thmes Hadronthrapie :Mthode innovante pour le traitement des cellules cancreusesParticules charges (protons, 12C6+...)Traitement des tumeurs radiorsistantes et/ou voisines dorganes risque

Avantages :Dpt de dose localisParcours dans la matire modulable par lnergieDiffusion latrale limite

Besoins :outils de simulation performants et fiablesPlanning de traitement individuelContrle de la dose grce aux particules secondairesEstimation des effets secondaires long terme

HadronthrapieAXE SANTE: les thmes Base de donnes nuclaires et/ou modles de ractions nuclaires suffisamment prcis (en particulier pour la fragmentation du carbone) Objectifs: Comprendre le mcanisme de raction travers des expriences les plus contraignantes possibles Modliser Extension du modle dvelopp pour les ractions proton-noyau aux ions jusqu' loxygne (INCL4-HI) ValiderInclusion dans GEANT4, comparaison avec ensemble de donnes existantes AppliquerGnration de bases de donnes spcifiques, simulations de rfrences Lexprience FIRST (Fragmentation of Ions Relevant for Space and Therapy) au GSI : C+C 400 MeV/u Projet ANR PROUESSE PRotonthrapie: dveloppement et validation dun OUtil de modlisation Et Simulation monte carlo prcises et rapides du dpt de doSE CEA/DRT/LIST, CEA/DSM/Irfu, Institut Curie - Centre de Protonthrapie d'Orsay, DOSISOFT, Centre Antoine Lacassagne/Cyclotron Biomdical, INSA/Lyon CNDRI Utilisation de limagerie TEP pour le contrle de la dose dlivre en hadronthrapie511 keV511 keVProduction dmetteurs + (11C, 10C, 15O)Collisions nuclaires inlastiquesActivit + mesureGSI Darmstadt (Germany)Modlisation de la chane de mesure TEP en ligne complte GATE simulation In-beam PET imager (GSI )Heterogeneous phantomFaisceau de traitement + cible htrogne ou patient + imageur TEP ddi

Structuration des projetsAXE SANTE P2IO

ImagerieRadiothrapieCSNSMCaLIPSOIMNCPIXSIC, IBAC, SIPMED, MoniTEP, TrioP, TRECAM, MEMBO, QIM, Sigahrs, CaLIPSOEnvision, Imadron (GATE)IRFUCaLIPSO, ART, Iseult (IRM)Envision, ProuesseIPNOCaLIPSOprotonthrapieLALThomX, SIPMED, PIXSICThomXLLRHadronthrapie (profileur faisceau

EnjeuxAXE SANTE P2IO EXPLORER : certains mcanismes crbraux physiologiques et physiopathologiques De nouvelles voies de lutte contre le cancer

TRANSFORMER : Connaissances scientifiques et techniques au profit des enjeux de sant

objectifsmoyensactions STRUCTURER : cf perspectives

PerspectivesAXE SANTE P2IO Priorits 2012-2014Parallel hole collimator Parallel hole collimator STRUCTURER

Favoriser les synergies sur des projets fdrateurs locaux : animation scientifique, collabo AAP (thses/post-docs en commun, projets )

Mailler la chaine entre RD amont et validation prclinique et clinique

Ouvrir et ancrer le ple Sant de P2IO dans le paysage de linterface Physique- Sant national et international : GDR, rseau, AAP, liens labos bio et hpitaux

EnjeuxAXE SANTE P2IO EXPLORER: certains mcanismes crbraux physiologiques et physiopathologiques De nouvelles voies de lutte contre le cancer

Exploiter un potentiel scientifique et technique dexcellence pour:

TRANSFORMER Connaissances scientifiques et techniques au profit des enjeux de sant

objectifsmoyensactions STRUCTURER Favoriser les synergies sur des projets fdrateurs locaux Construire la chaine entre RD amont et validation prclinique et clinique Ancrer les acteurs P2IO dans le paysage de linterface physique-sant national et international: GDR, rseau, AAP

PerspectivesAXE SANTE P2IO

favoriser les projets fdrateurs

dvelopper une animation scientifique avec les diffrents acteurs

prenniser la visibilit de lactivit dans les diffrentes instances dinterface

dvelopper un comit Priorits 2012-2013

HadronthrapieAXE SANTE: les thmes

2010: dveloppement et validation clinique mthode originale pour la caractrisation prcoce de la rponse la thrapie en TEP/TDMdtecteurmesureimage quantitative paramtre physiqueparamtre(s) physiologique(s)simulationsreconstruction tomographiqueanalyseQuantification en tomographie dmission (TEMP et TEP)

BILAN SCIENTIFIQUE

COLLABORATION :

acadmique : 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), dpt projet IMOVA (2010) DP IN2P3

collaboration Inst. J. Bordet (ULB) Imagerie cliniqueQIM: Quantification en Imagerie MolculaireAXE SANTE: les thmes

Adquation de P2IO pour une interdisciplinarit de qualitCONTEXTE3 piliersEnvironnementfavorableExcellence monodisciplin.Structure de rfrenceSavoir faire et comptences+ Autonomie et ressources des laboratoires

ILLUSTRATION 4 cartes x 64 canauxPMMA 256 pixelsLaBr3(Ce)CollimateurElectronique dveloppe avec le8 cm x 8 cmHauteur : 12 cm2,2 kgFOV : 5 x 5 cm2Sensibilit : 300 cps/MBqRsolution spatiale : 1,8 mmRsolution nergtique : 11%TRECAM : version optimiseValorisation socit LITEF

Imagerie prcliniqueART: dtecteur pour la mesure de la fonction dentre chez le petit animalAXE SANTE: les thmes

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