Monitoring de dose pour la radiothérapie du cancer de la prostate

Dose monitoring for prostate cancer radiotherapy

• Auteur / Autrice : Mohamed Nassef
• Direction : Pascal Haigron, Antoine Simon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance le 19/07/2016
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : ComuE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement du Signal et de l'Image (1969-.... ; Rennes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement d'images -- Techniques numériques

Prostate

Prostate -- Cancer

Mots clés libres

Dose monitoring

Radiothérapie guidée par la dose

Cancer

Prostate

Dose monitoring

Dose-Guided radiotherapy

Prostate cancer

Résumé

Cette thèse porte sur la prise en compte des variations anatomiques, notamment les déformations d’organes à risque (rectum, vessie), pouvant survenir lors du traitement de radiothérapie conformationnelle par modulation d’intensité du cancer de la prostate. Ces variations peuvent entrainer d’importants écarts dosimétriques par rapport au plan de traitement initialement optimisé, et augmenter le risque de complications. Grâce à l’évolution des dispositifs d’imagerie et des méthodes de traitement d’images, des approches permettant de cumuler la dose au cours du traitement ont été récemment proposées mais restent mal évaluées et leur intégration dans un schéma de radiothérapie adaptative suscite de nombreuses questions. Ainsi, la première partie de ce travail a consisté à évaluer, à l’aide d’un fantôme numérique, une méthode de suivi de dose développée récemment au LTSI. Les résultats obtenus ont montré que les incertitudes dosimétriques liées à l’algorithme de cumul de dose sont limitées par rapport aux dérives dosimétriques observées chez les patients. La seconde partie de ce travail a consisté à proposer une stratégie de radiothérapie adaptative reposant sur le suivi de dose et à évaluer son bénéfice dosimétrique sur trois patients pour lesquels des dérives avaient été observées. Le principe de cette méthode est de détecter les dérives dosimétriques entre la dose planifiée et la dose réellement délivrée et, si besoin, de les compenser grâce à une ou plusieurs replanifications. Les résultats obtenus ont montré que cette approche permet une réduction de la dérive aux organes à risque, tout en augmentant la dose au volume cible en comparaison à un traitement standard par IGRT, avec un nombre limité de replanifications (une ou deux) permettant d’envisager une implémentation clinique.

This thesis concerns the compensation of the anatomical variations, mainly the organs at risk (rectum, bladder) deformations, which occur during intensity modulated radiotherapy of the prostate cancer. These variations can lead to significant dose drift compared to the initially planned dose, increasing the risk of toxicity. Thanks to the evolution of imaging devices and of image processing methods, dose accumulation processes, allowing to estimate the cumulated dose during the treatment, have been recently proposed. Nevertheless those strategies suffer of a lack of evaluation and their integration into an adaptive radiotherapy raises many questions. Thus, in the first part of this work, a dose accumulation method recently developed at the LTSI was evaluated using a numerical phantom. The results obtained showed that the dosimetric uncertainties related to the cumulated dose process remain low compared to the dose drifts observed for patients. The second part of this work aimed to develop a dose guided adaptive radiotherapy process and to evaluate its dosimetrical benefit using three patients showing a dose drift. The principle of this method is to detect a potential drift between the planned and actually delivered doses and, if necessary, to compensate them thanks to one or more replanning(s). The results have shown that this approach has reduced the dose drift to the organs at risk, while increasing the dose to the prostate compared to standard IGRT treatment, with a limited number of replannings (one or two), enabling to consider a clinical implementation.