Calcul de dose à partir d’IRM en radiothérapie de la prostate par méthode d’apprentissage profond

Introduction et but de l’etude La generation de pseudo-scanographie ou tomodensitometrie synthetique a partir d’IRM est necessaire pour le calcul de la dose dans le cadre d’une radiotherapie basee sur l’IRM. De nombreuses methodes d’apprentissage profond ont ete developpees a cet effet. L’objectif de cette etude est de generer des tomodensitometries synthetiques precises avec une methode d’apprentissage profond (Pix2Pix) pour une radiotherapie de la prostate. Materiel et methodes Trente-neuf patients ayant eu une radiotherapie conformationnelle avec modulation d’intensite (RCMI ; delivrant 78 Gy) pour un cancer de la prostate ont eu une scanographie de planification et une IRM en position de traitement. Des tomodensitometries synthetiques ont ete generees a partir de l’IRM par la methode Pix2Pix (conditional generative adversarial network), perceptual loss. Les hyper parametres du modele (momentum, learning rate) ont ete optimises afin d’obtenir la meilleure qualite de tomodensitometrie synthetique. L’evaluation a porte sur la comparaison entre la scanographie de reference et la tomodensitometrie synthetique, sur des criteres d’image et de dose. Les criteres d’image etaient la moyenne des ecarts absolus et la moyenne des ecarts en unites Hounsfield pour le contour externe, les os, la prostate, la vessie et le rectum. Les criteres dosimetriques etaient les moyennes des ecarts absolus des histogrammes dose–volume (sur tomodensitometries synthetiques contre scanographie de planification), pour le volume cible previsionnel, la vessie et le rectum. Des analyses gamma ont ete realisees (locales, 1 %/1 mm et 2 %/2 mm) ainsi que des tests de Wilcoxon. Resultats et analyse statistique Le Tableau 1 presente les resultats des metriques d’images pour le contour externe, les os, la prostate, la vessie et le rectum. En ce qui concerne les criteres dosimetriques, les differences moyennes d’histogrammes dose–volume etaient de 0,5 % pour 95 % du volume cible previsionnel, 0,4 % pour le volume recevant 70 Gy (V70 Gy) du rectum et 0,1 % pour le V50 Gy de la vessie. Les taux de passe gamma etaient de 99,4 % pour le critere 1 %/1 mm et de 100 %, pour le critere 2 %/2 mm. Les gamma moyens etaient respectivement de 0,31 et 0,17. Les doses moyennes entre la scanographie de reference et la tomodensitometrie synthetique n’etaient pas significativement differentes. L’analyse statistique a montre la complexite de l’evaluation dans le rectum due a la mobilite des gaz. En effet, le cas ayant la plus grande difference de position du gaz entre la scanographie de reference et l’IRM, a montre le gamma le plus bas et la moyenne des ecarts absolus la plus elevee et inversement. Conclusion Afin de generer une tomodensitometrie synthetique a partir de l’IRM de la prostate pour le calcul de la dose, l’architecture Pix2Pix fournit une moyenne des ecarts absolus de 29,5 HU et une difference de dose inferieure a 0,3 %. Ces resultats sont parmi les meilleurs de la litterature pour une radiotherapie de la prostate. Les faibles incertitudes de dose ouvrent la voie a une utilisation clinique de la tomodensitometrie synthetique pour la planification dosimetrique, a condition qu’un controle de qualite systematique, s’affranchissant de la scanographie de reference, puisse etre mis en place.