Mise en cohérence spatiale et temporelle de données TEP-TDM acquises en respiration libre pour l'évaluation du cancer pulmonaire

Optimization of gating devices and binning methods for 4D PET/CT synchronized to breathing

• Auteur / Autrice : Christophe Didierlaurent
• Direction : Frédéric Courbon, Hadj Batatia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Radio-physique et imagerie médicale
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Respiration

Poumon -- Cancer

Tomographie par émission

Mots clés libres

Tep-tdm

Quantification

Synchronisation respiratoire

Spiromètre

Résumé

Les mouvements respiratoires associés à une durée d'acquisition longue entraînent un flou des images TEP/TDM, altérant l'interprétation du médecin, l'évaluation de la réponse thérapeutique et la mise en place de traitements de radiothérapie avancés. L'objectif de la recherche est une revue et une optimisation des techniques permettant la limitation du mouvement respiratoire et la détection de la trajectoire des tumeurs pulmonaires sur les images TEP/TDM. Dans un premier temps, le dispositif de référence permettant la synchronisation de l'examen TEP/TDM à la respiration a été caractérisé. Plusieurs méthodes de tri rétrospectif des données TEP/TDM à partir de ce dispositif, permettant l'amélioration de la quantification des images et une réduction de moitié de la durée d'acquisition, sont présentées et évaluées sur des données cliniques. Un nouveau dispositif de synchronisation respiratoire spirométrique, créé au sein d'un consortium, a également été caractérisé à partir d'expériences sur fantôme respiratoire pour permettre une synchronisation temps réel performante des images TEP/TDM. Ce dispositif est dorénavant en phase d'étude clinique de phase I. Une synthèse finale résume les principaux travaux réalisés montrant l'optimisation de la synchronisation respiratoire en TEP/TDM. Les intérêts de l'examen TEP/TDM synchronisé à la respiration sont discutés en fonction de ses indications pour la prise en charge des patients atteints de cancer pulmonaire. Quelques perspectives sont également proposées dans l'objectif d'améliorer la quantification des tumeurs en TEP/TDM.

The respiratory movements associated with a long acquisition duration cause blurred images PET/CT, leading to misinterpretation of physician, inaccurate assessment of therapeutic response or radiation therapy. The objective of the research is a review and an optimization of techniques limiting the impact of respiratory motion and detecting the trajectory of lung tumors on PET/CT images (4D PET/CT). First, the gold standard respiratory gating device for 4D PET/CT was characterized. Several PET/CT retrospective binning methods to improve the image quantification and halving the acquisition duration are presented and evaluated on clinical data. A new spirometric gating device, created by a consortium, was also characterized from experiments on respiratory phantom to allow real-time synchronization of PET/CT images. This system is now under Phase I clinical trial. A conclusion summarizes the main results showing the optimization of respiratory gating in PET/CT. The interests of the 4D PET/CT examination are discussed according to the indications for the treatment of patients with lung cancer. Some prospects are also proposed with the aim to improve the quantification of tumors in PET/CT.