Reconstruction in vivo de l'image 3D de la dose déposée lors d'une irradiation en radiothérapie

par Juan Carlos García Hernández

Thèse de doctorat en Radiophysique et imagerie médicales

Sous la direction de Jean Barthes et de Samuel Legoupil.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .

mots clés

• Epid
• Dosimétrie
• Radiothérapie
• Monte Carlo
• Méthode des noyaux
• Régression
• Radiothérapie
• Irradiation
• Dosimétrie
• Noyaux (analyse fonctionnelle)
• Imagerie tridimensionnelle

Résumé

La vérification en radiothérapie de la dose délivrée au patient constitue une des étapes fondamentales à la réussite du traitement. Ce contrôle n'est mis en place que très partiellement dans le milieu clinique, ceci est dû en grande partie à l'incompatibilité entre les procédures du traitement et celle de mesures nécessaires au contrôle. Avec l'introduction des imageurs portals et l'étude de leurs propriétés dosimétriques, se pose la question de leur utilisation pour la vérification dosimétrique. Cette thèse explore cette question d'un point de vue plus formel et en se plaçant dans le cadre fourni par les algorithmes de calcul de dose existants. Ce travail se décompose en trois parties, la première est une étude sur la viabilité de l'estimation de la dose déposée chez le patient avec la seule connaissance des images portales. En partant des constats réalisés dans la première partie, la deuxième reprend la méthode des noyaux pour l'estimation de la dose à l'intérieur du patient par " rétropropagation " des images portales. La condition indispensable au bon fonctionnement de cette méthode est la connaissance de la fonction noyau, en particulier lorsqu'on considère le calcul de dose dans des milieux hétérogènes, c'est le problème abordé par la troisième et dernière partie de la thèse.

Titre traduit

Invivo 3D image reconstruction of delivered dose in radiotherapy

Résumé

Dose verification is a major issue in radiotherapy. Nowadays, verification is only done partially in clinical practice. This is mainly a consequence of the incompatibility between treatment procedures and irradiation control measurements. Shortly after portal image detectors introduction, their dosimetric properties were proved and the question about their utilisation for dose verification purposes arose. The present work explores this question in the framework given by existing dose calculation methods and it is composed by three parts; the first one is a feasibility and theoretical study about dose estimation using only portal measurements. The second part deals with portal image retro-propagation into the patient in order to estimate the deposed dose within it, used method is driven by the theoretical observations done in the previous part and it's based in the kernel deposition method. Dose estimation by portal image retro-propagation (as done in this work) needs a reliable and fast deposition kernel calculation to handle heterogeneous mediums, the last part of this work addresses this calculation within a non-parametric statistical framework, kernel estimation is then treated as a regression problem.