Doctorant (H/F) : Monitorage en ligne des traitements de hadronthérapie

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…) a
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