Dans cette section, les principes entourant le fonctionnement de la sonde Clarity AutoScan seront présentés. La sonde est un prototype de recherche visant à modifier la sonde Clarity conçue pour l’imagerie en temps réel de la prostate relié à l’appareil de traitement et détermi- ner si elle peut être utilisée dans les cas de cancer gynécologiques. Pour le projet, la sonde est installée dans l’unité de curiethérapie à l’Hôtel-Dieu de Québec (figure1.7). L’unité de curie- thérapie sert à la fois de bloc opératoire pour l’insertion de l’applicateur, de salle d’imagerie avec la présence du TDM et de la sonde, ainsi que de salle de traitement avec le projecteur de source et les murs blindés. Ce type de salle permet de limiter le déplacement des patients
pour les différentes étapes du traitement. Placer la sonde dans la salle permet de l’utiliser pendant la procédure, mais également permet de ne pas déplacer la patiente une fois l’ap- plicateur en place afin de garder la même position entre l’image TDM et le 3DTAUS.
FIGURE1.7 – Salle de curiethérapie comprenant l’équipement nécessaire à l’insertion de l’ap- plicateur, le TDM, le 3DTAUS et le projecteur de source pour le traitement.
1.3.1 Fonctionnement de la sonde
Le signal est produit par un cristal piézoélectrique. Ce type de matériau a la propriété de se déformer, se contracter ou se détendre, sous l’application d’un courant électrique. Ce mouve- ment produit l’onde mécanique à l’origine du signal, le cristal joue alors le rôle d’émetteur. Le cristal peut également être utilisé comme récepteur, en convertissant les modifications mécaniques appliquées au cristal par l’onde échographique en signal électrique.
La sonde Clarity permet l’acquisition de volume tridimensionnel grâce à son mécanisme à balayage. Pour ce type d’acquisition 3D, le bloc d’acquisition pivote autour de son axe de rotation afin d’acquérir plusieurs coupes permettant d’obtenir un volume 3D par la somma-
tion des plans acquis. Toutes ces images bidimensionnelles sont par la suite reconstruites et assemblées afin d’obtenir le volume 3D (figure1.8).
FIGURE1.8 – Coupes sagittales (a), coronales (b) et transverses (c) pour un volume 3D re-
construit.
La sonde possède un système de détection de la position (figure 1.9). Ce système permet d’orienter l’ultrason dans l’espace et de faire la fusion avec une image TDM. Pour le cancer de la prostate, la sonde était utilisée pour les échograhpies au moment de faire le TDM. Pour l’utilisation dans l’unité de curiethérapie, les détecteurs de mouvements étant placés du côté opposé ceux d’une salle de TDM, les capteurs sur la sonde ont dû être inversés. Le modèle de capteurs se trouvant sur la sonde a été modifié également en cours de route. En effet, les anciens capteurs étaient parfois cachés par la patiente. La nouvelle configuration, en forme de croix, permet d’augmenter la visibilité de la sonde pour le système de détection (1.9). Pour que la sonde puisse se repérer dans l’espace, par rapport au TDM, un contrôle de qua- lité journalier doit être effectué. Lors de cette calibration de la position, un fantôme est po- sitionné sur la table de traitement, aligner avec les lasers de la salle à une position précise du TDM (figure1.10). Un ultrason est acquis à cette position permettant au système de cali- brer son référentiel de position en fonction de la position du TDM. Lorsque cette acquisition est prise et réussite, l’ultrason connaît alors sa position de référence et peut s’orienter dans l’espace. Cette connaissance de la position permet de fusionner automatiquement le TDM
FIGURE1.9 – Le système de localisation de la sonde Clarity est composé de marqueurs sur la sonde et d’un système de localisation permettant de situer la sonde dans l’espace.
et l’ultrason dans le logiciel du Clarity. Ce test n’est cependant pas un prérequis pour l’uti- lisation clinique de la sonde. En effet, la fusion manuelle entre le TDM et le 3DTAUS est possible, mais demande une plus grande expérience pour obtenir une bonne fusion.
FIGURE 1.10 – Alignement du fantôme sur les lasers de la salle afin de le localiser dans l’espace en fonction du référentiel du TDM.
1.3.2 Utilisation clinique de la sonde
La sonde comporte deux modes d’acquisition, celui en temps réel (2D) et celui pour l’ac- quisition 3D (figure 1.11). Dans un premier temps, la sonde est utilisée en temps réel pour guider l’insertion de la tige dans l’utérus. Le guidage par ultrasons durant l’insertion permet de réduire la perforation utérine, diminuant les effets secondaires liés au traitement[32]. Une fois l’applicateur mis en place, la patiente est allongée sur la table de traitement. Un TDM est acquis, puis le 3DTAUS sans bouger la patiente entre les deux modalités. Afin d’obte- nir de meilleurs résultats lors de la fusion automatique, la hauteur de table ne doit pas être changée. Pour l’acquisition du 3DTAUS, un bras articulé a été conçu afin de faciliter son utili- sation. En effet, la sonde étant lourde et devant être tenue sur l’abdomen de la patiente sans pour autant appuyer sur celui-ci, un bras a été conçu afin de supporter la sonde pouvant ainsi libérer les technologues (figure1.12) de ce poids. Cependant, afin d’obtenir l’image la plus adéquate possible, un faible déplacement de la sonde peut s’avérer nécessaire, et le bras articulé ne semble pas permettre des mouvements aussi fins.
FIGURE1.11 – Présentation des différentes étapes de l’utilisation clinique de la sonde.
FIGURE1.12 – Bras articulé permettant le positionnement de la sonde sur l’abdomen de la patiente
étapes proposées à l’utilisateur suit l’ordre logique de la procédure d’insertion et d’imagerie. Lorsque le dossier de la patiente est ouvert, la sonde se met en mode d’acquisition en temps réel. Une fois l’insertion terminée, il est possible de passer directement de l’acquisition en temps réel à l’acquisition des images 3D. Dans une version antérieure du logiciel, un premier volume était acquis pour confirmer l’emplacement de la sonde et du volume 3D acquis. Cette option a été retirée puisqu’elle a été jugée superflue et nuisait à la fluidité clinique.
À la fin de l’acquisition des images, celles-ci sont enregistrées sur serveur du Clarity lorsque le bouton «done» est cliqué. Il est alors possible de l’ouvrir à la console se trouvant à l’ex- térieur de la salle de traitement. Le volume est reconstruit à partir des différentes coupes acquises et est prêt à être utilisé seul ou fusionné au TDM qui a été transféré au système une fois acquis. Les deux modalités peuvent alors être fusionnées l’une à l’autre, grâce à la fusion automatique ou suite à la fusion manuelle. Une fois les images fusionnées, il est alors possible de les transmettre au système de planification OCB en envoyant les deux modalités séparément, mais avec leur référentiel de position afin que le système de planification de traitement puisse les superposer correctement.
Chapitre 2
Use of 3D-transadominal Ultrasound
Imaging in Cervical Cancer
Brachytherapy : HR-CTV delineation
comparison to MRI and CT
2.1
Résumé
La planification volumétrique 3D est maintenant le nouveau standard pour les traitements de curiethérapie du cancer du col utérin. L’imagerie par résonnance magnétique (IRM) est la modalité de prédilection en raison de son excellent contraste des tissus mous. Cepen- dant, l’acquisition d’une IRM est dispendieuse et chronophage. La solution choisie par plu- sieurs est la tomodensitométrie (CT), modalité plus abordable et plus rapide, mais avec un contraste des tissus mou qualité moindre. Cette diminution de contraste entraîne une sures- timation de la zone à traiter (HR-CTV). La solution étudiée dans le présent article est l’utili- sation d’une sonde échographique transabdominale 3D pour l’imagerie lors des traitements de curiethérapie. L’objectif du présent article est de déterminer si la sonde à ultrasons, seule (3DTAUS) ou fusionnée avec le CT (CT-3DTAUS), peut améliorer la visibilité du HR-CTV comparativement au CT seul.
Dans un premier temps, une analyse qualitative est réalisée. Pour se faire, une IRM précédant les traitements de curiethérapie est acquise. Le jour du traitement, un CT et un 3DTAUS sont acquis suite à l’insertion de l’applicateur gynécologique, puis une fusion entre le CT et le 3DTAUS, CT-3DTAUS, est réalisée. Les images IRM, CT et 3DTAUS sont évalués par 3 médecins (2 radio-oncologues et 1 radiologiste) pour une analyse. Dans un deuxième temps, le HR-CTV de 8 patientes consécutives a été délimité par les mêmes médecins. Le volume du HR-CTV ainsi que les dimensions transverses sont comparés au contour fait sur IRM pour
chaque modalité d’imagerie.
L’analyse qualitative montre que le rectum, les intestins, la vessie ainsi que les ovoïdes ne sont pas visibles sur le 3DTAUS seul. Pour ce qui est de l’analyse quantitative, les volumes sur le CT, le 3DTAUS et le CT-3DTAUS sont, en moyenne, plus grands que ceux sur IRM avec une augmentation de HR-CTV(43±36)% pour le CT,(27±52)% pour le 3DTAUS et (28±39)% pour le CT-3DTAUS. Pour ce qui est des dimensions transverses, les différences moyennes sont de (4±14)% pour le CT, (3±22)% pour le 3DTAUS et (0±24)% pour le CT-3DTAUS en AP. En latéral, les différences moyennes sont de (16±23)% pour le CT, (−3±22)% pour le 3DTAUS et(0±19)%pour le CT-3DTAUS.
Le CT-3DTAUS permet de produire des contours plus près de ceux obtenus sur IRM compa- rativement au CT ou au 3DTAUS seul. Cette conclusion ouvre la porte vers la planification de traitement pouvant se rapprocher davantage de ce qui peut être fait sur IRM comparati- vement au CT seul.