Architecture d'un système de tomoscintigraphie préclinique // Architecture of small animal single photon emission tomograph.

L’imagerie médicale est une source majeure d’innovations offrant un potentiel remarquable pour relever les nouveaux défis posés par la médecine de précision. En particulier les approches théranostiques, mêlant diagnostic et thérapie peuvent être personnalisées pour chaque patient.

Dans ce cadre, le CEA-Leti propose un sujet de thèse visant à développer un imageur tomoscintigraphique préclinique dédié, capable de fournir les performances requises pour le développement de nouveaux radiopharmaceutiques (spectrométrie, résolution spatiale et sensibilité élevée). Le laboratoire dispose en effet d’une expertise reconnue dans les détecteurs semi-conducteurs à base de CZT (Tellurure de Cadmium-Zinc) qui offrent une meilleure résolution spatiale et énergétique que les scintillateurs utilisés dans la plupart des systèmes actuels. Ces détecteurs ouvrent de nouvelles perspectives pour l’imagerie d’émission, telles que l'exploitation de l'imagerie Compton, l'imagerie multi-isotopique et le gain en contraste.

Le ou la candidate aura a prendre en charge :
1. L'étude de l'état de l'art en imagerie tomoscintigraphique préclinique pour participer à la spécification système et aider à définir une architecture de système.
2. La simulation de l'architecture par Monte-Carlo et l'optimisation des paramètres libres.
3. La conception et la fabrication d'un prototype avec l'aide de l'équipe d'ingénieurs.
4. Le test et la validation en imagerie, en utilisant les logiciels d'acquisition et reconstruction fournis par l'équipe.

Le doctorat se déroulera au sein d'un laboratoire d'instrumentation équipé en électroniques, détecteurs, mécaniques de motorisation, sources, logiciels d'acquisition, traitement et reconstruction. Le ou la doctorante collaborera avec le centre clinique et préclinique de l'hôpital d'Orsay pour conduire des tests d'imagerie sur fantômes et animaux.
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Medical imaging, a source of major innovations, presents remarkable potential for meeting new challenges with the growing demand for precision medicine, which requires cutting-edge diagnostic and therapeutic approaches personalized for each patient.

In this context, CEA-Leti proposes a PhD internship to develop a dedicated preclinical SPECT (Single Photon Emission Tomography) imager that will provide the performance (spectral information, high resolution, and high sensitivity) needed by researchers developing new radiopharmaceuticals.
The laboratory has a recognized expertise on CZT (Cadmium Zinc Telluride) semiconductor imagers enabling better spatial and energy resolution than scintillators used by most systems. They open new opportunities for emission imaging like easier Compton imaging, multi-isotope imaging and better contrast.

The candidate will have to handle the following tasks:
1. Study the state of the art of small animal SPECT imagers to participate with the team to the choice of system specification and choice of a draft architecture.
2. Simulate this architecture by using Monte-Carlo codes and optimize free parameters.
3. Design and manufacture the prototype system, with the help of the team including system engineers.
4. Test and validate the imaging capabilities, using reconstruction algorithms provided by the team.

The PhD will be conducted inside an instrumentation laboratory with access to acquisition electronics, detectors, motorized mechanics, gamma-ray sources and processing/simulation software. The candidate will also work in collaboration with a clinical and preclinical centre (at Orsay’s hospital) for conducting imaging test on phantoms and animals.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service d’Innovation et Systèmes Photoniques
Laboratoire : Laboratoire Architecture Systèmes Photoniques
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Innovation Thérapeutique: du Fondamental à l’Appliqué (ITFA)
Directeur de thèse : JAN Sebastien
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/JOLIOT/SHFJ/BIOMAPS/METHODO

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Optronique (LETI)
Service : Service d’Innovation et Systèmes Photoniques

Master 2 en instrumentation ou physique des particules