Analyse et validation de l'utilisation de l'imagerie TEP au 18F-FDG à visée de radiothérapie de conformation des tumeurs pulmonaires

Analysis and validation of the use of 2-18F-fluoro-2-deoxy-D-glucose Positron Emission Tomography (18F-FDG PET) in lung tumor conformal radiotherapy

• Auteur / Autrice : Kaya Doyeux
• Direction : Isabelle Gardin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique médicale
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, de traitement de l'information et des systèmes (Saint-Etienne du Rouvray, Seine-Maritime ; 2006-...)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poumon -- Cancer non à petites cellules

Cancer -- Radiothérapie

Traitement d'images -- Techniques numériques

Tomographie par émission

Imagerie médicale

Résumé

Pour la prise en charge des CBNPC par radiothérapie externe, la TEP au 18F-FDG présente un grand intérêt, tant pour la définition du volume cible tumoral que pour le suivi de la réponse au traitement. La définition des volumes tumoraux et la quantification de la fixation du 18F-FDG nécessitent la mise en œuvre d’une technique de segmentation des hyperfixations juste et reproductible ainsi que la prise en compte du mouvement respiratoire. Trois méthodes de segmentation par seuillage adaptatif, inspirées de la littérature et modélisées au moyen d’un algorithme générique, ont été comparées et évaluées à l’aide d��expérimentations sur des fantômes physiques. Les résultats ont été confrontés à ceux issus d’un seuillage fixe à 40% de l’intensité maximum. L’influence sur la calibration de la statistique de comptage, de la gamme de volumes et de contrastes considérée et de la caméra TEP utilisée a fait l’objet d’une étude complémentaire pour l’une des méthodes. L’apport, pour la définition des hyperfixations en mouvement, de la synchronisation respiratoire des acquisitions TEP au moyen du dispositif AZ-733V (ANZAI Medical) a été étudié. Un fantôme physique animé d’un mouvement simulant la respiration a été développé. La comparaison entre acquisitions TEP standards et synchronisées a portée sur la détectabilité des sphères chaudes du fantôme et la restitution des volumes d’occupation au cours du mouvement, obtenus en utilisant l’algorithme générique. Les résultats ont permis de montrer l’intérêt de la méthodologie proposée en cas de mouvement tumoral. La méthode proposée a été employée dans le cadre du protocole de recherche clinique RTEP1.

For NSCLC treatment, 18F-FDG PET demonstrates a great interest both in the definition of the tumor target volume and in the follow up of treatment response. The delineation of tumor volume and the quantification of 18F-FDG uptake need an accurate segmentation method of positive tissues, reproducible and taking into account respiratory motion. Three adaptative thresholding methods, inspired from the literature and modelized by a generic algorithm, were compared and evaluated using data acquired on physical phantoms. The results were compared with those of a fixed threshold of 40 % of the maximum intensity within the uptake. The impact on the counting statistics, the range of volumes and contrasts and the PET camera used was also studied for one of the methods. In case of movement, the benefice of the PET acquisitions respiratory gating using AZ-733V (ANZAI Medical) was studied. For this purpose, a physical phantom animated by a simulating breathing movement was developed. The comparison between standard and gating PET acquisitions was made on phantom sphere detectability and occupation volumes during movement, obtained using the generic algorithm. The results have shown the benefice of the proposed approach in case of tumor movement. The proposed method was used as part of the clinical research protocol RTEP1.