Optimisation automatique des incidences des faisceaux par l'algorithme du simplexe et optimisation des contrôles qualité par la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) en Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d'Intensité (RCMI)

par Karine Gérard (Gerard)

Thèse de doctorat en Rayonnement en imagerie médicale

Sous la direction de Pierre Aletti.

Soutenue le 07-11-2008

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , dans le cadre de IAEM - Ecole Doctorale Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques , en partenariat avec Centre de recherche en automatique (Nancy) (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Scalliet.

Le jury était composé de Pierre Aletti, Pierre Scalliet, Philippe Giraud, Dimitri Lefkopoulos, Didier Peiffert, Jean-Pierre Grandhaye, Hanna Kafrouni, Maurice Pillet.

Les rapporteurs étaient Philippe Giraud, Dimitri Lefkopoulos.


  • Résumé

    La Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d’Intensité (RCMI) est aujourd’hui reconnue comme une technique de référence permettant d’augmenter le contrôle local de la tumeur tout en réduisant la dose reçue par les organes à risques avoisinants. Cependant, son développement est freiné par l’étape de préparation du traitement du patient qui nécessite une charge de travail considérable. Dans le but d’augmenter l’efficience de la mise en œuvre d’un traitement, deux axes de travail ont été déterminés. Le premier axe concernait l’optimisation automatique des incidences des faisceaux. Nous avons pour cela mis en œuvre un algorithme (le simplexe) qui a été intégré dans le système de planification de traitement. Il permet, à partir des objectifs dosimétriques fixés par l’utilisateur, de déterminer automatiquement les incidences de faisceaux optimales : irradiant suffisamment le volume cible tout en épargnant les organes à risques avoisinants. En plus d’un gain en temps, les résultats du simplexe ont montré – sur trois patients atteints d’un cancer de l’oropharynx – un gain en qualité par rapport à une sélection manuelle des faisceaux. En effet, pour une couverture du volume cible équivalente voire meilleure, il permet de réduire la dose reçue par les organes à risques. Le second axe concernait l’optimisation des contrôles pré-traitement. Nous avons pour cela utilisé une méthode industrielle : la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) afin d’analyser rétrospectivement les résultats des contrôles de la dose absolue effectués avec la chambre d’ionisation au Centre Alexis Vautrin (CAV). Cette étude a montré l’intérêt de la MSP pour renforcer la sécurité des traitements grâce à la mise en place de cartes de contrôle. Elle a également montré que notre processus de délivrance de la dose était stable et statistiquement capable pour les traitements de la prostate, ce qui implique qu’une réduction du nombre de contrôles peut être envisagée pour ce type de traitement au CAV

  • Titre traduit

    Automatic optimisation of beam orientations using the simplex algorithm and optimisation of quality control using statistical process control (SPC) for intensity modulated radiation therapy (IMRT)


  • Résumé

    Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT) is currently considered as a technique of choice to increase the local control of the tumour while reducing the dose to surrounding organs at risk. However, its routine clinical implementation is partially held back by the excessive amount of work required to prepare the patient treatment. In order to increase the efficiency of the treatment preparation, two axes of work have been defined. The first axis concerned the automatic optimisation of beam orientations. We integrated the simplex algorithm in the treatment planning system. Starting from the dosimetric objectives set by the user, it can automatically determine the optimal beam orientations that best cover the target volume while sparing organs at risk. In addition to time sparing, the simplex results of three patients with a cancer of the oropharynx, showed that the quality of the plan is also increased compared to a manual beam selection. Indeed, for an equivalent or even a better target coverage, it reduces the dose received by the organs at risk. The second axis of work concerned the optimisation of pre-treatment quality control. We used an industrial method: Statistical Process Control (SPC) to retrospectively analyse the absolute dose quality control results performed using an ionisation chamber at Centre Alexis Vautrin (CAV). This study showed that SPC is an efficient method to reinforce treatment security using control charts. It also showed that our dose delivery process was stable and statistically capable for prostate treatments, which implies that a reduction of the number of controls can be considered for this type of treatment at the CAV


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