Méthodologie d'évaluation des impacts cliniques et dosimétriques d'un changement de procédure en radiothérapie : Aspect - Radio physique et médical

Methodology to assess the clinical and dosimetric impacts resulting from the change of a calculation algorithm in radiotherapy : Radiological Medical Physics

• Auteur / Autrice : Abdulhamid Chaikh
• Direction : Jean Yves Giraud, Jacques Balosso
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine
• Date : Soutenance le 13/03/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : CHU GRENOBLE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CHU Grenoble
• Jury : Président / Présidente : Libor Makovicka
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Yves Giraud, Jacques Balosso, Pascal François, Albert Lisbona, Stéphane Reynaud
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Emmanuel Perrin, Bernard Aubert, Satnam Singh

Mots clés

Mots clés libres

Méthodologie

Impacts cliniques

Dosimétriques

Algorithme

Radiothérapie

Methodology

Density correction

Gamma index

Résumé

Introduction et objectif : La prescription des traitements en radiothérapie est basée sur l'analyse de la répartition de dose calculée par le TPS. Un changement d'algorithme de calcul doit être précédé d'une analyse dosimétrique complète, afin que les impacts cliniques soient maitrisés. Nous présentons une méthodologie de mise en œuvre d'un nouveau TPS. Matériel et méthodologie : Nous avons utilisé 5 algorithmes de calcul de dose. Nous avons comparé 6 plans de traitement avec des configurations identiques : patient, énergie, balistique. Nous avons comparé 12 localisations tumorales : 5 poumons, 1 œsophage, 1 sein, 3 ORL, 1 encéphales et 1 prostate. Le principe de méthodologie est basé sur deux critères d'analyse : 1.Critère d'analyse dosimétrique : nous avons classé les outils d'analyse en 3 catégories : analyse liée à la dose de traitement, analyse liée à la distribution de dose et analyse liée à la répartition de la dose 2.Critère d'analyse statistique : nous avons considéré que nous avons 5 séries de mesure liée à 5 algorithmes. Nous avons considéré les valeurs dosimétriques calculées par l'ancien algorithme comme valeurs de référence. Le test de comparaison statistique utilisé était un Wilcoxon pour série apparié avec un seuil de signification de 5% et un intervalle de confiance à 95%. Résultats et discussion : Nous avons trouvé des écarts pour tous les paramètres comparés dans cette étude. Ces écarts dépendent de la localisation de la tumeur et de l'algorithme de calcul. La maîtrise statistique des résultats nous permet, d'une part de diagnostiquer et interpréter les écarts dosimétriques observés et d'autre part, de déterminer si les écarts sont significatifs. Conclusion : Nous proposons une méthodologie qui permet de quantifier d'éventuels écarts dosimétriques lors d'un changement d'algorithme. L'analyse statistique permet de s'assurer que les résultats sont significatifs.

Background and purpose The validation of a treatment plan is based on the analysis of dose distributions. The dose distributions are calculated by algorithms implanted in TPS. So, the changing of an algorithm must be preceded by a complete dosimetric analysis in order to provide a method for controlling the clinical impact of this change. We present in this study the methodology used for implementing a new TPS in our clinic. Materials and methods We used five algorithms for dose calculation: Clarkson, PBC, Batho Power Law, modified Batho and EqTAR. We compared six treatment plans with identical configurations: 2 plans without heterogeneity correction and 4 with density correction. We have compared nine tumours locations: 5 lungs, 1 oesophagus, 1 breast, 3head and neck, 1 brain and 1 prostate. We compared the following parameters: monitors units, HDV, isodoses, covering index, index of homogeneity, conformity index, geometric index and gamma index for 2D and 3D. We analyzed the results using a statistical evaluation and the method plot box. Results and discussion The gamma index 3D and histogram gamma generated for a CT slice can be used to compare various algorithms and radiotherapy plans. We found a difference in all parameters compared when the algorithm is changed. For example, we found a 5% difference in monitors units and 7% in dose for the pulmonary cancer case, when we change from PBC to EqTAR .This may leads to an increased of 30% in the complication rate. The statistical evaluation serves as a rapid interpretation and diagnostic of dosimetric differences and allows the determination of the significance of these differences. Conclusion We proposed a methodology that allows the quantification of dosimetric variation during the change of calculation algorithm in radiotherapy. This methodology provides a valuable technique for quantitative comparison of various algorithms and radiotherapy plans