Statégie d’optimisation

La stratégie d’optimisation est habituellement fixée dans le code et n’est pas facilement modifiable par l’utilisateur. ANTs permet cependant à l’utilisateur de faire le recalage en plusieurs étapes. À chaque étape, on peut donner en paramètres d’entrée la résolution et le niveau de lissage des images sources et cibles. On commence donc avec une basse résolution et un haut niveau de lissage, on effectue un premier recalage plus grossier, puis on augmente graduellement le niveau de détails de la paire d’images afin d’affiner la qualité du recalage. Cette technique permet de réduire substantiellement le temps du recalage en utilisant des images de plus petites tailles au cours des premières étapes.

6.2. Mise en contexte de l’article

Les chapitres précédents ont introduit la méthodologie pour l’évaluation de la fonction pulmonaire avec le DECT en présence d’agent de contraste. Comme mentionnée dans les chapitres précédents, l’incorporation d’une métrique fonctionnelle pour l’optimisation de traitement de radiothérapie de cancer du poumon pourrait permettre de réduire le risque de complication post-radique. Cependant, pour en arriver à ce résultat, il est nécessaire de prédire la probabilité de complications aux tissus sains à partir de l’information fonctionnelle acquise avant le traitement. Ce troisième et dernier article vise à développer une méthode pour étudier les effets de la radiation délivrée lors d’un traitement de radiothérapie pour le cancer du poumon à l’aide du DECT. Une étude de cas a été effectuée sur une cohorte de quatre patients afin de tester les limites de la méthode.

Des images DECT avec agent de contraste ont été acquises avant le traitement de radio- thérapie ainsi que 6 et 12 mois plus tard. De manière à associer les changements fonctionnels à la dose délivrée lors du traitement, un recalage est effectué sur les images post-traitement vers les images pré-traitements. Ce recalage a été effectué à l’aide du logiciel ANTs décrit dans la section précédente. Un radio-oncologue a également contouré chacun des deux poumons et les cinq lobes suivant la même méthodologie qu’au chapitre 5.

La principale problématique dans l’évaluation des changements fonctionnels entre deux examens DECT avec agent de contraste pris à deux moments différents réside dans la dif- férence de concentration d’iode qu’il peut y avoir entre une zone de même fonction. Le niveau de concentration d’iode dans une région est dépendante de nombreux facteurs dont la fréquence cardiaque et le moment d’acquisition. C’est pourquoi pour comparer la fonction dans la même zone, nous avons jugé nécessaire de normaliser la concentration d’iode afin de pouvoir comparer la fonction pulmonaire extraite à partir du DECT. Dans cette optique, deux métriques ont été utilisées afin de comparer l’effet de la dose sur le parenchyme pul- monaire. La première est la fonction différentielle décrite extensivement dans le deuxième article au chapitre 5. Cette métrique est relative par rapport à la somme totale de l’iode dans le poumon et suppose donc que la fonction totale du poumon reste constante dans le temps.

La deuxième métrique, nommée fonction normalisée, utilise la moyenne de la concentration d’iode dans une zone. Elle est normalisée par rapport à la concentration d’iode moyenne dans un lobe choisi. Celui-ci doit répondre à certains critères tels qu’avoir reçu peu de dose et être bien perfusé.

L’article propose donc une nouvelle méthodologie pour faire des études longitudinales avec l’information fonctionnelle à l’aide des cartes d’iode acquises au DECT. Une étude de cas est présentée sur quatre patients atteints du cancer du poumon dont deux traités en SBRT et deux en IMRT. Pour ces quatre patients, leur fonction pulmonaire a été extraite afin d’étudier les changements fonctionnels locaux en lien avec la dose reçue. Cette étude a permis d’identifier les limitations et les avantages de la méthode proposée. Une future publication médicale est déjà prévue avec une plus grande cohorte de patients afin d’obtenir des résultats statistiquement significatifs.

6.3. État de soumission

L’article The effect of radiation dose on lung function after radiotherapy using dual-

energy computed tomography a été soumis au journal Medical Physics le 17 avril 2018. Il est

présentement en processus de révision.

6.4. Contributions et permissions des auteurs

Andréanne Lapointe : Ma contribution à ce projet m’a mené à me familiariser avec le

logiciel ANTs qui m’a permis de faire le recalage des images DECT de suivi post-traitement vers les images DECT pré-traitement. J’ai pu ensuite appliquer la transformation obtenue sur les cartes de concentration d’iode afin de pouvoir superposer l’information fonctionnelle sur la carte de dose. J’ai développé un formalisme mathématique adapté à l’environnement fonctionnel acquis à partir du DECT. Celui-ci a été implémenté et testé sur une cohorte d’une vingtaine de patients. Quatre cas ont été sélectionnés, car sortant de l’ordinaire, pour mieux faire ressortir les forces et les faiblesses de la méthode proposée. J’ai écrit et fait les corrections des premiers jets du papier.

– Discussion générale du projet – Analyse des résultats

– Révision de l’article Jean-François Carrier

– Discussion générale du projet – Révision de l’article

Édith Filion

– Discussion générale du projet – Révision de l’article

Marie-Pierre Campeau

– Discussion générale du projet – Révision de l’article

Shen Zhang

– Production de résultats – Révision de l’article David Roberge

– Discussion générale du projet – Révision de l’article

Stéphane Bedwani

– Co-direction du projet (support scientifique) – Analyse des résultats

– Discussion générale du projet – Révision de l’article

La figure 6.2 présente l’accord des coauteurs à inclure l’article The effect of radiation

dose on lung function after radiotherapy using dual-energy computed tomography dans cette

thèse doctorale.

Figure 6.2. Accord des coauteurs pour l’article The effect of radiation dose