SPEctrométrie PEtits PIXels pour Imagerie X – SPEPIX

Développement d’un circuit de lecture de test, de petite surface, ayant pour objectif principal de déterminer la performance analogique de la chaîne de détection.
A partir des performances attendues du circuit de test, développement des méthodes de traitement des informations, et simulation des images pouvant être attendues.

Circuit réalisé en en cours de caractérisation (voir résultats dans les publications)
Traitements retenus par décomposition en base de matériaux.

Amélioration des méthodes de décomposition en base de matériaux, simulations réalistes en lien avec les besoins médicaux.
Développement d’une deuxième version de circuit de test intégrant en particulier la collecte des charges distribuées sur un groupe de pixels suite à la détection d’un rayon X, ce dans le but d’améliorer la mesure de son énergie.

Communications :
- Congrès IEEE-NSS-MIC de 2013 : «Sphinx1: Spectrometric Photon Counting and Integration Pixel for X-ray Imaging with a 100 electron LSB « (A. Habib, M. Arques, B. Dupont, P. Rohr, G. Sicard, M. Tchagaspanian, L. Verger)
- Congrès IEEE-NSS-MIC de 2014 : Characterization Results of Sphinx1 ASIC for X-Ray Detection by Photon Counting and Charge Integration with a 100 Electron LSB (A.Habib, M. Arques, B. Dupont, P. Rohr, G. Sicard, M. Tchagaspanian, L. Verger)

Publications :
- Light yield sensitization by X-ray irradiation of the BaAl4O7:Eu2+ceramic scintillator obtained by full crystallization of glass DOI (G. Patton, F. Moretti, A. Belsky, K. Al Saghir, S. Chenu, G. Matzen, M. Allix, C. Dujardin): Phys. Chem. Chem. Phys., 2014,16, 24824-2482910.1039/c4cp04064c
- A paraître, dans la revue TNS (Transactions on Nuclear Science) :
Sphinx1: Spectrometric Photon Counting and Integration Pixel for X-ray Imaging with a 100 electron LSB (A.Habib, M. Arques, B. Dupont, P. Rohr, G. Sicard, M. Tchagaspanian, L. Verger)

Les capteurs radiologiques plans, tels que les Pixiums commercialisés par la société TRIXELL, remplacent aujourd'hui largement les films (pour l'imagerie à cliché unique) et les Intensificateurs d’Images Radiologiques (pour l'imagerie à cadence vidéo). Ils possèdent pour ces applications une grande surface de 20cm x 20cm à 43cm x 43cm, une bonne résolution spatiale avec des pixels de 100 à 200 microns de largeur, et une bonne résolution temporelle avec une imagerie jusqu'à 100 images par seconde ou plus.
Ces capteurs offrent aussi la possibilité de réaliser des images 3D, lorsqu'ils sont montés sur des mécaniques dites "C-arm" qui leur permettent de tourner autour du patient conjointement avec l'émetteur de rayons X. Dans ce cas, ils concurrencent les scanners X, en travaillant toutefois à des cadences bien plus faibles. Pour ces applications 3D, la résolution spatiale des capteurs est excédentaire (1mm étant la résolution typique d'un scanner).

Par ailleurs, l'intérêt d'offrir aux capteurs radiologiques la capacité de distinguer les énergies des photons X a été identifié de longue date. Cette identification, ou spectrométrie, ou encore imagerie "couleur" permet de distinguer les constituants du patient suivant leur composition chimique. En bi-énergie, les os qui absorbent aussi bien les X de basse ou de haute énergie, peuvent être distingués des muscles qui sont transparents aux hautes énergies. Chaque augmentation du nombre de canaux (tri-énergie, quadri-énergie,...) permet d'accéder à davantage d'informations.

Les études de détecteurs spectrométriques donnent aujourd'hui des produits commerciaux chez les principaux fabricants de scanners (Siemens, General Electric, Philips). L'objet de ce projet est de permettre aux capteurs plans d'accéder à leur tour à l'imagerie spectrométrique, leur donnant ainsi un caractère fortement innovant et une grande valeur concurrentielle.

Le projet s'attaque aux deux extrémités du problème.
D'une part on travaillera sur la conception du détecteur, et en particulier sur le convertisseur de rayons X en photons visibles et sur la matrice de photodétecteurs pixélisés. Cette conception donnera lieu à la réalisation d'un circuit de test de petite surface.
D'autre part on réalisera des images de grande surface, mais avec des détecteurs non industrialisables. Ces images permettront l'étude sur des objets test ou fantômes anatomiques de l'intérêt diagnostique de la spectrométrie, et permettront de préciser le cahier des charges du détecteur.

Pour mener à bien ces objectifs, le projet associe TRIXELL, l’industriel leader mondial des détecteurs radiologiques plans, le CEA-LETI avec ses compétences en conception de systèmes de radiologie innovants et ses capacités de conception et de mesure de circuits intégrés, le LPCML (Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux Luminescents) pour ses compétences en caractérisation et modélisation des scintillateurs, et le laboratoire CREATIS, en lien avec l’Hôpital Cardio-Vasculaire et Pneumologique Louis Pradel de Lyon-Bron, apte à juger de l'intérêt diagnostique et à tester des traitements d’amélioration des images obtenues.