BE1016688A5

BE1016688A5 - Dispositif ameliore de planification des traitements par brachytherapie avec implants permanents, pour planifier le traitement des cancers autres que le cancer de la prostate.

Info

Publication number: BE1016688A5
Application number: BE2005/0364A
Authority: BE
Original assignee: Phan Ngoc Ngan; Nguyen John
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-04-03

Abstract

La présente invention concerne un dispositif informatisé amélioré de planification des traitements par Brachythérapie interstitielle à faible débit de dose et avec implants permanents, rendant possible la planification de cette Brachythérapie pour les cancers autres que le cancer de la prostate. Il part des dispositifs de planification des traitements de Brachythérapie existants utilisés dans le traitement du cancer de la prostate, mais comporte en plus la possibilité de ré-orienter l'image de l'organe malade pour le présenter sous une vue plus appropriée pour le traitement, en reconstruisant à l'aide de méthodes classiques l'organe en trois dimensions, et en transformant, aussi à l'aide de méthodes classiques, l'organe reconstruit par des opérations de translations et de rotations dans l'espace. Les nouvelles vues de l'organe ainsi bien orienté sont sauvegardées en vue de la planification des traitements de Brachythérapie avec implants permanents. Cette planification peut ainsi s'effectuer avec des dispositifs de planification existant actuellement sur le marché qui ne sont utilisables que pour la prostate.

Description


  DISPOSITIF AMÉLIORÉ DE PLANIFICATION DESTRAITEMENTS PAR BRACHYTHÉRAPIE AVEC IMPLANTSPERMANENTS, POUR PLANIFIER LE TRAITEMENT DESCANCERS AUTRES QUE LE CANCER DE LA PROSTATE.

  
La présente invention concerne un dispositif informatisé amélioré de planification des traitements par Brachythérapie interstitielle à faible débit de dose et avec implants permanents, rendant possible la planification de cette Brachythérapie pour les cancers autres que le cancer de la prostate.

  
La Brachythérapie avec implants permanents est une technique médicale consistant à implanter de la matière radioactive le plus souvent sous forme de grains contenant un matériau actif (Iode 125 ou Palladium 103, par exemple) à courte durée de demi-vie (60 jours dans le cas de l'iode), appelé implants, dans le lit tumoral d'un organe atteint par le cancer. Le rayonnement émis par la matière radioactive permet de tuer sélectivement les cellules malades en abîmant leur ADN, alors que les cellules saines ont une plus grande probabilité de survie si la dosimétrie est correctement planifiée.

  
Actuellement cette technique n'est principalement utilisée que pour le traitement du cancer de la prostate, en raison des limitations des dispositifs de planification des traitements existant actuellement sur le marché, comme expliqué ci-après.

  
Dans le traitement par Brachythérapie avec implants permanents, il est nécessaire de déterminer au préalable le nombre et l'emplacement des implants radioactifs à déposer dans l'organe malade. Cette détermination est assurée par un dispositif informatisé de planification des traitements, qui calcule les doses auxquelles sont soumis les tissus sains et malades en fonction de l'emplacement des implants. Pour atteindre ce but, le dispositif informatisé de planification utilise l'imagerie médicale pour délimiter au préalable le volume de l'organe malade, ainsi que ceux des organes sains à préserver. Ce dispositif, sur base des critères de dosimétrie précis, permet ensuite de déterminer l'emplacement des aiguilles, qui, au final, permettront d'introduire les implants dans l'organe, guidées par une grille de travail (voir Figure 1, Élément 1).

  
En raison du principe de modélisation des organes et de calcul des doses par les dispositifs de planification, la direction des aiguilles, c'està-dire la direction d'introduction des implants, doit être perpendiculaire aux plans des vues des organes délimitées au départ par ces dispositifs de planification. Autrement dit, la grille de travail guidant les aiguilles doit être parallèle aux vues générées par l'imagerie médicale.

  
Comme l'imagerie médicale RMN (Résonance Magnétique Nucléaire), Rayons X, ou Ultrasons ne produit des images scannées des organes que suivant l'axe tête-pied du patient, introduire les implants suivant cet axe n'est possible actuellement que pour la prostate: le docteur opérant avec une grille de travail face au rectum du patient est en effet capable d'accéder à cet organe (voir Figure 1, Élément 3) avec des aiguilles graduées (voir Figure 1, Élément 4).

  
Il dispose dans ce cas de l'imagerie générée par la sonde ultra-son (Figure 1, Élément 2) des vues en coupe de la prostate perpendiculaires à l'axe tête-pied et peut accéder à cet organe par la grille ainsi orientée (voir Figure 1, côté droit, Élément 1 ) .

  
De ce fait actuellement, seuls les patients mâles atteints du cancer de la prostate peuvent réellement bénéficier des sytèmes de planification de traitement par Brachythérapie à faible débit de dose avec implants permanents. Dans le cas des autres cancers, du fait de la difficulté, voir l'impossibilité, d'accéder à l'organe malade suivant l'axe tête-pied, ou même latéralement suivant un axe simplement perpendiculaire à l'axe tête-pied, cette planification des traitements par Brachythérapie ne peut être appliquée.

  
Par exemple, dans le cas du cancer du sein, comme la peau et le poumon sous-jacent constituent les organes à protéger, pour accéder pleinement au lit tumoral tout en étant capable de visualiser avec précision les zones à préserver et d'effectuer la dosimétrie, la grille d'introduction des aiguilles doit être orientée en biais, suivant un axe qui est incliné de façon arbitraire. L'imagerie médicale produisant de vues en coupe perpendiculaires à l'axe tête-pied, ou l'imagerie reconstruite par les dispositifs actuels de planification qui génèrent des vues simplement latérales ne conviennent pas au traitement des cancers du sein.

  
Le dispositif informatisé amélioré de planification des traitements par Brachythérapie avec implants permanents, objet de cette invention pallie à l'imperfection des systèmes existants en ajoutant la fonction de réorientation arbitraire des vues en coupe de l'organe malade. Il procède par reconstruction digitale de l'organe dans l'espace, partant de l'imagerie médicale générée suivant l'axe têtepied. Il permet au docteur d'effectuer des translations de l'organe reconstruit dans les trois axes principaux x, y, z de l'espace, ainsi que des rotations de l'organe autour de ces trois axes. Il permet ensuite de générer des vues en coupe suivant l'axe visé une fois l'organe bien orienté pour le traitement par Brachythérapie.

   Toute la planification qui en découle, comportant la délimitation des organes, ainsi que la détermination de l'emplacement des aiguilles et des implants, et la dosimétrie s'effectuent sur base des nouvelles vues en coupe, ré-orientées.

  
Pour construire l'organe en trois dimension à partir de l'imagerie médicale, le système lit les informations fournies par les fichiers générés par les scanneurs, souvent sous le format DICOM, ou parfois NEMA, ou autres équivalents, par lesquels l'intensité des pixels et leurs coordonnées sont fournies. A chaque point
(x,y,z) fourni par l'imagerie médicale l'intensité I(x,y,z) est donc connue. A un point intermédiaire, le système effectue une interpolation pour en obtenir l'intensité.

  
Pour effectuer une translation de l'organe suivant un vecteur T(Tx,Ty,Tz,l), le système applique la transformation matricielle :

  

 <EMI ID=1.1> 


  
où (X,Y,Z,1) sont les coordonnées homogènes du

  
 <EMI ID=2.1> 

  
translation.

  
Pour les rotations, les transformations matricielles similaires sont effectuées. Ainsi pour une rotation autour de l'axe x d'un angle A, le système caractérise la rotation par la matrice
 <EMI ID=3.1> 
 Et les coordonnées (X,Y,Z,1) du point d'origine, se transforment en (X',Y',Z',W') après rotation par cette transformation matricielle :

  

 <EMI ID=4.1> 


  
Les translations et rotations sont effectuées dans le but d'obtenir une nouvelle vue frontale de l'organe mieux appropriée que les vues initiales fournies par l'imagerie médicale (Voir Figure 2, Élément 2, avec les 4 coins bien orientés).

  
Cette nouvelle vue frontale coïncide avec le plan représentant en fait l'emplacement de la grille de travail (Voir Figure 2, Élément 1).

  
Après translations et rotations, l'axe tête-pied d'origine (voir Figure 2, Élément 3) est totalement ré-orienté dans une direction arbitraire, en fonction de l'orientation de la tumeur à traiter. Les nouvelles vues de l'organe orientées pour l'introduction des aiguilles, permet par contre la planification du traitement comme suivant les procédures connues avec les dispositifs de planification de Brachythérapie existants.

Claims

1/ Dispositif informatisé améliorant les systèmes existants de planification des traitements par Brachythérapie avec implants permanents, en leur ajoutant la fonction de ré-orientation de l'organe malade pour le présenter sous une vue plus appropriée pour le traitement, par les opérations connues du public suivantes:

-reconstruction digitale de l'organe en trois dimensions après lecture des fichiers d'imagerie médicale, imagerie qui fournit l'intensité de chaque pixels d'un réseau de points de coordonnées X, Y, Z, 1 constituant l'organe dans l'espace, l'intensité des points intermédiaires étant interpolée à partir des points fournis par l'imagerie médicale. -transformation digitale de l'organe reconstruit par des opérations de translations T(Tx,Ty,Tz,l) et de rotations Rx, Ry, Rz dans l'espace, par exemple Rx, rotation autour de l'axe x d'un angle A représentée par la matrice: <EMI ID=5.1>

avec l'organe transformé ayant comme coordonnées translatées : <EMI ID=6.1>

ou tournées: <EMI ID=7.1>

Cette fonction de ré-orientation est utilisée des façon innovante ici pour rendre possible l'utilisation des systèmes existants de planification des traitements par Brachythérapie avec implants permanents, pour la planification de ce type de traitements destinés aux cancers du sein et des organes autres que la prostate.

2/ Dispositif comme revendiqué en 1/, et dont l'imagerie médicale transformée par les méthodes connues de translations et rotations est sauvée suivant les nouvelles vues en coupe sur ordinateur en mémoire ou sur disque, et ensuite présentée aux docteurs suivant une nouvelle vue frontale ainsi orientée de façon arbitraire afin de permettre la planification des traitements par Brachythérapie avec implants permanents à l'aide des systèmes de planification des traitements pour la prostate existants, mais qui sont alors capables d'être utilisés pour les cancers autres' que celui de la prostate, par exemple le cancer du sein.