Utilisation de la tomodensitométrie à deux énergies pour le calcul de dose en curiethérapie à bas débit

Abstract

Dans la pratique actuelle de la curiethérapie à bas débit, l'évaluation de la dose dans la prostate est régie par le protocole défini dans le groupe de travail 43 (TG-43) de l'American Association of Physicists in Medicine. Ce groupe de travail suppose un patient homogène à base d'eau de même densité et néglige les changements dans l'atténuation des photons par les sources de curiethérapie. En considérant ces simplifications, les calculs de dose se font facilement à l'aide d'une équation, indiquée dans le protocole. Bien que ce groupe de travail ait contribué à l'uniformisation des traitements en curiethérapie entre les hôpitaux, il ne décrit pas adéquatement la distribution réelle de la dose dans le patient. La publication actuelle du TG-186 donne des recommandations pour étudier des distributions de dose plus réalistes.

Le but de ce mémoire est d'appliquer ces recommandations à partir du TG-186 pour obtenir une description plus réaliste de la dose dans la prostate. Pour ce faire, deux ensembles d'images du patient sont acquis simultanément avec un tomodensitomètre à double énergie (DECT). Les artéfacts métalliques présents dans ces images, causés par les sources d’iode, sont corrigés à l'aide d’un algorithme de réduction d'artefacts métalliques pour DECT qui a été développé dans ce travail. Ensuite, une étude Monte Carlo peut être effectuée correctement lorsque l'image est segmentée selon les différents tissus humains. Cette segmentation est effectuée en évaluant le numéro atomique effectif et la densité électronique de chaque voxel, par étalonnage stoechiométrique propre au DECT, et en y associant le tissu ayant des paramètres physiques similaires. Les résultats montrent des différences dans la distribution de la dose lorsqu'on compare la dose du protocole TG-43 avec celle retrouvée avec les recommandations du TG-186.

In current low dose rate brachytherapy practice, dose evaluation within the prostate is govern by the protocol defined by the task group 43 (TG-43) of the American Association of Physicist in Medicine. This task group assumes a homogeneous water based patient with invariable density. They also disregard the changes in photon attenuation through neighbouring brachytherapy sources. With the introduction of these simplifications, dose calculations are easily solved using an equation proposed in this protocol. Although this task group helped create a uniform practice of brachytherapy treatments between hospitals, it does not properly described the actual dose distribution within the patient. The current publication of TG-186 gives recommendations to study these dose distribution more realistically.

The purpose of this Master's thesis is to apply these recommendations from TG-186 to obtain a more realistic description of the dose. In order to proceed, two sets of patient images are acquired with a dual energy computed tomography (DECT). These images are corrected for metallic artifacts, which are highly present in the scanned images, using DECT metallic artifact reduction algortithm, developped in this work. Afterwords, a Monte Carlo study can be performed by properly identifying the environment with human tissues. This segmentation is performed by evaluating the effective atomic number and electronic density of each voxel using a DECT stoichiometric calibration, and allocating the tissue having the closest resemblance to these physical parameters. The results show clear differences in dose distribution when comparing TG-43 protocole with TG-186 recommendations.