Description du sujet de thèse

Description du projet
Afin d'améliorer l'efficacité et la sécurité des traitements de thérapie par particules, nous avons développé un nouveau détecteur pour le suivi en temps réel, basé sur l’imagerie Prompt Gamma (PG) résolue en temps de vol (TOF) avec une résolution temporelle de 100 ps, nommé TIARA (Tof Imaging ARrAy). Le prototype actuel est composé de 8 modules de détection [1], intégrant des radiateurs Tcherenkov couplés à des SiPMs, et est lu en coïncidence temporelle avec un moniteur de faisceau rapide [2]. Un démonstrateur à l’échelle clinique, composé de 30 modules, sera réalisé d’ici fin 2026. Le temps de vol (TOF) entre le moniteur de faisceau et les modules TIARA, combiné à la position de ces derniers, contraint les coordonnées des vertex PG, permettant une reconstruction 3D du parcours des ions en temps réel avec une précision millimétrique au niveau du pencil beam [3]. L’algorithme de reconstruction dédié que nous avons développé ouvre la voie à une nouvelle technique d’imagerie médicale, le Prompt Gamma Time Imaging (PGTI), qui peut être utilisée aussi bien pour le suivi du parcours des protons que pour la radiographie protonique. Soutenus par des résultats préliminaires encourageants, notre objectif est désormais d’établir le potentiel et les limites de la technique PGTI avec le détecteur TIARA à grande échelle, grâce à des simulations Monte Carlo et à des expériences dédiées menées dans des centres de protonthérapie.
Ce projet multidisciplinaire est financé par la Communauté européenne (bourse ERC PGTI) pour une durée de cinq ans. Des physiciens, ingénieurs, mathématiciens et physiciens médicaux issus de trois instituts français (deux laboratoires du CNRS, LPSC et CPPM , ainsi que le centre de protonthérapie CAL ) collaborent au développement et aux tests du détecteur TIARA et de l’algorithme de reconstruction PGTI afin d’aboutir à leur application clinique.

Description du poste
Le poste est basé à Grenoble, au laboratoire de physique subatomique et cosmologie (LPSC), du CNRS. La personne sélectionnée sera responsable de deux tâches clés : l'intégration des détecteurs et la simulation Monte Carlo (MC).
Intégration des détecteurs. En collaboration avec les départements électronique et détecteurs au LPSC, la personne sélectionnée supervisera l'intégration et les tests du détecteur à l'échelle réelle, en veillant à ce que les différents modules soient pleinement compatibles. Grâce à la simulation MC, elle proposera des expériences pratiques pouvant être reproduites dans des installations de thérapie par protons et carbones pour valider la faisabilité de la technique. Elle contribuera ensuite à leur réalisation lors des campagnes expérimentales dédiées et sera responsable de l'analyse des données.
Simulation MC. La personne sélectionnée concevra et mettra en œuvre des simulations Monte Carlo dédiées pour étudier la qualité de l'image (résolution spatiale, SNR…) atteignable avec cette technique et la dose délivrée au patient dans différents scénarios d'irradiation. En partant de géométries simplifiées, l'étude inclura progressivement tous les paramètres ayant un impact sur l'application expérimentale, y compris la simulation d'anatomies réalistes de patients à partir de fantômes numériques et des images CT des patients.

Activités
-Tester et caractériser les détecteurs de particules ;
-Participer à la conception et à la réalisation d'expériences dans des centres de hadronthérapie, puis prendre en charge l'analyse des données associées ;
-Concevoir et mettre en œuvre des simulations MC pour étudier la faisabilité clinique de la technique PGTI ;
-Documenter et maintenir le logiciel développé sur GitLab ;
-Mettre en forme les résultats des données de recherche selon le Plan de Gestion des Données du projet ;
-S'engager et collaborer efficacement avec les autres membres de la collaboration ;
-Présenter le travail effectué lors des réunions de collaboration et des conférences ;
-Rédiger des articles scientifiques, des notes techniques et des rapports.

Contexte de travail

Le Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (220 personnes) est une unité mixte de
recherche placée sous la tutelle du CNRS (institut IN2P3 - Nucléaire et Particules), de l'Université
Grenoble Alpes et de l'institut d'ingénierie et de management Grenoble INP. Il est localisé sur deux
sites, le polygone scientifique de Grenoble où est situé le site principal et à Modane où est située
la plateforme nationale souterraine LSM.
Le LPSC est impliqué dans des expériences sur la physique des particules, des accélérateurs, du
spatial, du nucléaire innovant.
Le poste est basé sur le site de Grenoble. La personne recrutée sera rattachée à l'équipe Physique Nucléaire et Applications médicales.

Ce poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique
(PPST). Conformément à la réglementation, il fera l'objet d'une demande d'autorisation d'accueil
auprès de l'autorité compétente du MESR.


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.