L’évaluation de la fonction pulmonaire est important pour la réduction des complications
radio-induites des traitements de radiothérapie. En effet, plus de 30% des patients
souffriront de pneumonie des suites de leur traitement [1]. L’implantation de la fonction
pulmonaire dans la planification de traitement pourrait limiter les complications médicales.
La ventilation pulmonaire, l’une des deux métriques permettant de caractériser la
fonction pulmonaire, est habituellement obtenue à partir de mesures SPECT. Cependant,
cette méthode demande d’effectuer des acquisitions de mesure supplémentaires sur les
patients. L’objectif de ce projet est de valider l’utilisation de CT 4D afin d’extraire la
ventilation pulmonaire. La preuve de concept a été effectuée sur une cohorte de 25 patients
atteints de cancer du poumon. Grâce à des recalages déformables effectués à l’aide
du logiciel ANTs, la ventilation a été extraite. Les valeurs obtenues ont été comparées
à celles déterminées à partir des données de SPECT, analysées par un logiciel clinique
nommé Hermès. Une corrélation modérée a été observée, avec un coefficient de Pearson
de r =0:59 avec p<0:05. Les valeurs de ventilation obtenues par CT 4D ont été validées
par les coefficients de Dice (DC > 0:9), la distance de Hausdorff (HD < 2 mm), le positionnement
de marqueurs anatomiques et les valeurs de jacobien des transformations.
Des incertitudes provenant de l’acquisition de données et l’initialisation des paramètres
des recalages déformables peuvent expliquer ces résultats. / The assessment of pulmonary functionality is of prime importance to avoid radioinduced
complications after radiotherapy treatments of lung cancer. Indeed, more than
30% of patients will suffer from a radiation-induced pneumonia following the treatment
[1]. Implementing functionality in treatment planning could limit the medical complications.
The current community standard for measuring the ventilation - one of the two
metrics concerning pulmonary functionality - is SPECT imaging. However, this method
requires to perform additional image acquisitions on patients. The objective of this work
is to validate an image analysis method that provides deformable image registration allowing
us to estimate lung ventilation for each voxel with four-dimensional computed
tomography imaging (4DCT). The proof of concept is performed on a cohort of 25 patients
with lung cancer. Each patient is required to a 4DCT scan before their radiotherapy
treatment. Those scans were processed retroactively with Advanced Normalized Tools
(ANTs) registration to evaluate the lungs deformation between the respiratory maxima.
A vector field representing the deformation is produced for all voxels. Local behavior
is estimated by the Jacobian of those vector fields. The deformation allows us to estimate
the lung capacity to contain air, which can be linked to the ventilation. We showed
that the values obtained with the 4DCT method are moderately correlated with those
obtained by SPECT (r = 0:59; p < 0:05).Those results were validated using Dice coefficients
(DC > 0:9), Hausdorff distance (HD < 2 mm) and targets registration error. The
results of the lung ventilation obtained by 4DCT and with SPECT scans are moderately
correlated. The uncertainties pertaining to data acquisition and deformable registration
initialization might explain those differences.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/26562 |
| Date | 08 1900 |
| Creators | Laplante, Caroline |
| Contributors | Carrier, Jean-François, Bedwani, Stéphane |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | English |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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