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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-19-0154

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique des particules / Physique corpusculaire et cosmos
INTITULÉ DU SUJET Français English

Intelligence artificielle sur un détecteur gamma pour l’imagerie TEP haute résolution

RÉSUMÉ DU SUJET

La Tomographie par Emission de Positrons (TEP) est une technique d’imagerie utilisée largement dans le traitement de cancers et dans les recherches neurobiologiques. Il s’agit de détecter deux photons de 511 keV produits par l’annihilation d’un positon issu d’un traceur biochimique fixé dans les tissus.

Elle image ainsi l’activité biologique des organes.

La détermination précise du point d'annihilation des positons est importante pour reconstruire les images avec un bon contraste, en particulier lors d’études sur le cerveau, mais aussi lors d’études précliniques sur des modèles animaux de rongeurs. La technique « temps-de-vol » utilise la mesure de la différence de temps de détection des deux photons pour améliorer le rapport signal sur bruit et la qualité des images reconstruites.

Le projet ClearMind à l’IRFU travaille sur une technologie de détecteur très innovante : nous anticipons un positionnement des interactions à quelques mm3 et une mesure temps-de-vol avec des précisions meilleures que 50 ps (RMS). Pour permettre ces performances, il sera nécessaire d’inférer les propriétés de l’interaction dans le volume du détecteur, à partir des données acquises en surface. Pour cela nous travaillons sur des techniques d’intelligence artificielle (Réseau de Neurones, Deep Learning etc ...) Puis nous voudrons anticiper la qualité des images d’une future machine basée sur notre technologie.

Dans cette thèse, nous proposons d’abord de travailler sur les algorithmes d’intelligence artificielle nécessaires à la reconstruction d’événements dans le détecteur, et ainsi de mesurer ses performances. Puis de participer à une simulation Monté-Carlo du scanner prévu et à la reconstruction des images.

TRAVAIL PROPOSE.

Le détecteur proposé enregistre les coordonnées spatiales 2D et le temps d'arrivée des photons de scintillation et photons Tcherenkov produits par la conversion gamma dans le cristal. Le travail de thèse consistera à écrire une simulation de détecteur à l’aide de logiciel Géant4, à développer et optimiser la reconstruction de coordonnées et temps de la conversion gamma dans le détecteur en utilisant les algorithmes d'intelligence artificielle (réseau de neurones, arbre de décision boosté, etc). Puis à participer à la simulation du scanner complet

à l'aide du logiciel GATE et à caractériser ces

performances selon les normes NEMA.

COMPÉTENCES REQUISES.

Un excellent profil académique. Connaissances en physique subatomique : interactions rayonnement matière, radioactivité, et instrumentation de détection des particules.

Bonnes connaissances des mathématiques appliquées, être à l'aise dans la programmation C++ et à travailler dans un environnement Unix.

Des connaissances en simulation et en algorithme d’intelligence artificielle seront considérées comme un atout.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

instrumentation de détection des particules pour la physique de particules, physique nucléaire

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers
Service de Physique des Particules
Groupe DO
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2019
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Dominique YVON  

CEA
DSM/IRFU/SPP/CaLIPSO
CEA/Saclay
Bat 141, p52
91191 Gif sur Yvette Cedex

Téléphone : +33 1 69 08 36 25

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

Viatcheslav SHARYY

CEA
DSM/IRFU/SPP/CaLIPSO
CEN Saclay
DSM, IRFU, SPP
Bat. 141
91191 Gif-sur-Yvette