SCD-Universite de Rennes 1 Radiothérapie guidée par l'image du cancer de la prostate : vers l'intégration des déformations anatomiques Image-guided radiotherapy of prostate cancer : towards the integration of anatomical deformations Radiothérapie guidée par l'imageIncertitudes géométriquesRecalage d'imagesCumul de doseCancer de la prostate Image-guided radiotherapyGeometrical uncertaintiesImage registrationDose accumulationProstate cancer Prostate Cancer -- Radiothérapie Thèses et écrits académiques Recalage d'images Thèses et écrits académiques Prostate -- Cancer Imagerie médicale Thèses et écrits académiques Ce travail de thèse porte sur la quantification et la prise en compte des variations anatomiques en cours de radiothérapie guidée par l'image pour le cancer de la prostate. Nous proposons tout d'abord une approche basée population pour quantifier et analyser les incertitudes géométriques, notamment à travers des matrices de probabilité de présence de la cible en cours de traitement. Nous proposons ensuite une méthode d'optimisation des marges suivant des critères de couverture géométrique de la cible tumorale. Cette méthode permet d'obtenir des marges objectives associées aux différents types d'incertitudes géométriques et aux différentes modalités de repositionnement du patient. Dans un second temps, nous proposons une méthode d'estimation de la dose cumulée reçue localement par les tissus pendant un traitement de radiothérapie de la prostate. Cette méthode repose notamment sur une étape de recalage d'images de façon à estimer les déformations des organes entre les séances de traitement et la planification. Différentes méthodes de recalage sont proposées, suivant les informations disponibles (délinéations ou points homologues) pour contraindre la déformation estimée. De façon à évaluer les méthodes proposées au regard de l'objectif de cumul de dose, nous proposons ensuite la génération et l'utilisation d'un fantôme numérique reposant sur un modèle biomécanique des organes considérés. Les résultats de l'approche sont présentés sur ce fantôme numérique et sur données réelles. Nous montrons ainsi que l'apport de contraintes géométriques permet d'améliorer significativement la précision du cumul et que la méthode reposant sur la sélection de contraintes ponctuelles présente un bon compromis entre niveau d'interaction et précision du résultat. Enfin, nous abordons la question de l'analyse de données de populations de patients dans le but de mieux comprendre les relations entre dose délivrée localement et effets cliniques. Grâce au recalage déformable d'une population de patients sur une référence anatomique, les régions dont la dose est significativement liée aux événements de récidive sont identifiées. Il s'agit d'une étude exploratoire visant à terme à mieux exploiter l'information portée par l'intégralité de la distribution de dose, et ce en fonction du profil du cancer. This work deals with the quantification and the compensation of anatomical deformations during image-guided radiotherapy of prostate cancer. Firstly, we propose a population-based approach to quantify the geometrical uncertainties by means of coverage probability matrices of the target tumor during the treatment. We then propose a margins optimization method based on geometrical coverage criteria of the tumor target. This method provides rationnal margins models associated to the different geometrical uncertainties and patient repositioning protocols. Secondly, we propose a method to estimate the locally accumulated dose during the treatment. This method relies on a deformable image registration process in order to estimate the organ deformations between each treatment fraction and the planning. Different registration methods are proposed, using different level of user interactions (landmarks specification or delineations) to constrain the deformation estimation. In order to evaluate the performance of the proposed methods, we then describe the generation of a numerical phantom based on a biomechanical model. The results are presented for the numerical phantom and real clinical cases. We show that the benefit brought by the manual placement of some landmarks to constrain the registration represents a good compromise between the required interaction level and the dose estimation accuracy. Finally, we address the issue of the analysis of population data in order to better understand the relationship between the locally delivered dose and clinical effects. With deformable image registration of a population of patients on an anatomical template, regions whose dose is significantly associated with recurrence events are identified. This last part is an exploratory study aiming to better use the information carried by the entire distribution dose, and according to the cancer profile. Electronic Thesis or DissertationText fr application/pdf1 : 60108 Kohttps://ecm.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/694c675d-f96e-4894-be6c-2a6aa831029f Cazoulat Guillaume 1983-01-24 FR 178327115 guillaume.cazoulat@gmail.com 2013REN1S158 http://www.theses.fr/2013REN1S158 2013-12-17 Traitement du signal et télécommunications Universite de Rennes 1thesis.degree.grantor_1 02778715X Doctorat non ouiHaigronPascalintervenant_1092081304SimonAntoineintervenant_2100555667 Mathématiques, informatique, signal, électronique et télécommunicationsecoleDoctorale_1 139007164 Laboratoire de Traitement du Signal et de l'ImagepartenaireRecherche_1 177793767 Université européenne de BretagnepartenaireRecherche_2 139075119 ddc:620 HaigronPascalSimonAntoineUniversite de Rennes 1Sciences et technologie, medecine, pharmacie, odontologie, droit, economie, gestion, philosophieMathématiques, informatique, signal, électronique et télécommunicationsÉcole doctorale Mathématiques, informatique, signal, électronique et télécommunications (Rennes)Laboratoire de Traitement du Signal et de l'ImageUniversité européenne de Bretagne ASCII PDF 61550584