Quantification d'examens oncologiques au fluoro-déoxyglucose en tomographie par émission de positons : biais et variabilités associés aux mesures

par Juliette Feuardent

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Imagerie médicale

Sous la direction de Irène Buvat.

Soutenue en 2005

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    La tomographie par émission de positons (TEP) au fluoro-déoxyglucose (18F-FDG) permet la détection de tumeurs, caractérisées par un métabolisme glucidique anormalement élevé. Une mesure précise de la fixation de 18F-FDG, impliquant une optimisation des protocoles d'acquisition et de traitement des images TEP, pourrait faciliter la caractérisation des anomalies détectées et le suivi thérapeutique des tumeurs traitées. L'étude de l'importance relative des effets physiques biaisant les rapports de fixation entre tumeur et tissus sains (TNR), réalisée à partir d'acquisitions sur fantôme, nous a conduit à proposer des protocoles optimisés, incluant une correction de l'effet de volume partiel (EVP) et conduisant à des biais de l'ordre de 20% ou 50% pour des tumeurs de diamètre respectivement supérieur à 2 cm ou égal à 1 cm. L'étude de la variabilité associée aux TNR, utilisant des simulations Monte Carlo réalisées avec le code SimSET préalablement validé, nous a permis de comparer les index utilisant la valeur moyenne dans une région d'intérêt (ROI) tracée autour de la tumeur (TNRmoy), la valeur maximale dans cette ROI (TNRmax), ou la valeur moyenne dans l'isocontour égal à 50% (TNR50) ou 75% (TNR75) de la valeur maximale. Une analyse ROC a montré les meilleures performances du TNRmoy corrigé de l'EVP et l'intérêt du TNR50 en l'absence de correction de l'EVP. Les protocoles proposés ont été appliqués à deux jeux d'images cliniques concernant le suivi thérapeutique de cancers pulmonaires. La comparaison des résultats obtenus sur fantôme et sur données cliniques a complété cette démonstration des potentialités et des limites de la quantification des examens TEP au 18F-FDG.

  • Titre traduit

    Quantification of positron emission tomography scans with fluoro-deoxyglucose in oncology : biases and variability affecting the measurements


  • Résumé

    Positron emission tomography (PET) with 18F-FDG is a diagnostic tool for detecting tumors because of their abnormal high glucose metabolism. The accurate local measurement of 18F-FDG uptake using optimized acquisition and processing protocols would help characterize abnormal uptake and follow-up treated tumors. We studied the relative impact of physical effects affecting the tumor-to-normal tissue uptake ratio (TNR) performed using phantom acquisitions, and then proposed optimized protocols, including partial volume effect (PVE) correction and yielding biases less than 20% or up to 50% in tumors with a diameter respectively greater than 2 cm or equal to 1 cm. The variability associated with TNR was studied using the SimSET Monte Carlo simulation code previously validated for PET acquisitions. We compared the reproducibility of various TNR indices, calculated from the average value (TNRavg) in a region of interest (ROI) drawn around the tumor, or from the maximum value in this ROI (TNRmax), or from the average value in a ROI defined by the isocontour equal to 50% (TNR50) or 75% (TNR75) of the maximum value. An ROC analysis showed that PVE corrected TNRavg was best for characterizing uptake changes, and that in the absence of any PVE correction, TNR50 was better than TNR75, TNRavg or TNRmax. The optimized protocols were applied on two clinical data sets in the context of the therapeutic follow-up of lung cancer patients. The comparison of ‘phantoms' and ‘patients' results completed our demonstration of the potentialities and limits of the quantification of 18F-FDG PET scans.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (282 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 209-221

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2005)210
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