Nouvelle méthode automatique de contrôle de qualité des systèmes de planification géométrique des traitements en radiothérapie externe conformationnelle
Résumé
En radiothérapie externe conformationnelle, les systèmes de planification des traitements (TPS : Treatment Planning System) sont au cœur du processus décisionnel. Ils assistent le radiothérapeute, le physicien et le dosimétriste dans la définition de chacun des paramètres du traitement. La qualité des outils logiciels développés sur le TPS va donc directement influencer la précision des traitements préparés sur cette console. Il est alors impératif de contrôler les performances des systèmes de planification des traitements par radiothérapie. Pour se faire nous proposons une solution innovante de contrôle de qualité des outils de planification géométrique des TPS (simulation virtuelle) basée sur l'utilisation d'Objets-Tests-Numériques (OTN). Ces OTN viennent se substituer avantageusement aux fantômes physiques traditionnellement utilisés pour ce type de contrôles de qualité. En effet les contrôles qui découlent de l'utilisation de fantômes physiques sont longs, incomplets et imprécis. Par ailleurs, ils nécessitent une acquisition tomographique préalable à leur chargement sur les consoles informatiques à tester. Enfin, l'évaluation des résultats des tests effectués avec ces fantômes repose principalement sur l'utilisation des outils graphiques du TPS testé. Nous présentons ici le concept global de l'utilisation d'OTN pour le contrôle de qualité des plateformes de traitement d'image, et en particulier des solutions de contrôle de qualité pour quatre opérations effectuées par les TPS : la délinéation automatique des structures, l'application automatique de marges d'expansion ou d'érosion, le réglage automatique de la position de l'isocentre et la conformation automatique du collimateur classique ou multi-lames. La méthode « OTN » que nous avons mise au point permet d'assurer un contrôle de qualité automatique, rapide, précis et complet des outils géométriques des TPS. Les avantages de notre méthode sont nombreux : 1. Les OTN directement conçus et générés en voxels au format DICOM présentent une géométrie « parfaite », non détériorée par une acquisition préalable par le scanner. Ainsi, les tests produits sont plus précis car ils reflètent la qualité intrinsèque du TPS et non pas celle du couple scanner-TPS. 2. Les OTN peuvent être produits beaucoup plus facilement que les fantômes physiques grâce au logiciel OTN-Creator que nous avons développé (logiciel de conception 3D vs. machine outils). Cela nous permet de tester beaucoup plus en profondeur les outils logiciels développés par les TPS en ayant recours à de nombreux OTN. 3.Les résultats des tests sont comparés à des étalons conçus et produits sur la forme d'OTN (OTN de sortie de référence) grâce à l'utilisation d'algorithmes analytiques de référence. Ainsi toutes les données manipulées pour le contrôle de qualité sont numériques (OTN d'entrée, OTN de sortie de référence, résultat du traitement de l'OTN d'entrée par le TPS) ce qui nous permet de déployer de nombreux outils logiciels d'analyse automatique des résultats des contrôles de qualité. Ce procédé permet de réduire de manière importante la durée des opérations de contrôle tout en améliorant leur précision grâce à l'utilisation de méthodes objectives. Deux TPS (Eclipse de Varian et Advantage Sim de GEMS) ont été contrôlés avec la méthode que nous proposons. L'évaluation de leurs performances a révélé quelques erreurs dans le fonctionnement des outils logiciels, et a mis en avant certaines de leurs particularités. Cette mise en œuvre a également été l'occasion de comparer notre méthode de contrôle de qualité basée sur des OTN avec la méthode classique basée sur les objets-tests physiques.