Projet ANR-13-IS03-0002 – DEXTER : Imagerie rayons X bi-énergie pour le ciblage en radiothérapie
Programme : Blanc – Accords bilatéraux 2013 - SIMI 3 - Matériels et logiciels pour les systèmes et les communications (Blanc – Accords bilatéraux 2013 - SIMI 3) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Simon RIT (Centre de Recherche en Acquisition et Traitement de l'Image pour la Santé)
Partenaires : Centre de Recherche en Acquisition et Traitement d'Images pour la Santé; radART Institute for research and development on Advanced Radiation Technologies
Montant : 174720.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 36 mois
Résumé : Le projet DEXTER a pour but d'investiguer les opportunités offertes pour la Radiothérapie Guidée par l’Image (RTGI) par un nouveau scanner, un système d’alignement du patient avec un anneau d’imagerie X intégré (PAIR), développé par une société spin-off de la Paracelsus Medical University (PMU) (Salzburg, Autriche). Une nouvelle collaboration émergera de ce projet entre les laboratoires CREATIS (Lyon, France) et radART (Salzburg, Autriche) pour rassembler l’expertise en physique médicale et en traitement d’images médicales requise. Un scanner PAIR sera bientôt disponible pour la recherche  à Salzburg (printemps 2013). Le projet se concentre sur des solutions logicielles innovantes qui évaluent l’utilité clinique des scanners qui seront installés dans des centres de photon et d’hadron thérapie. Trois axes ont été identifiés autour du scanner comme susceptibles de résoudre des verrous existants en RTGI.
D’abord, la source de rayons X et le détecteur plan peuvent tourner indépendamment autour de PAIR ce qui permet un champ de vue (FOV) plus grand que les scanners tomodensitométriques (TDM) coniques utilisés en RTGI. Suivant le protocole d’acquisition, le détecteur plan est oblique par rapport au rayon X central. Cela nécessite le développement d’un nouvel algorithme de reconstruction pour obtenir des images TDM avec un grand FOV à partir de projections obliques.
Le second axe profite du potentiel de la source de rayons X pour changer rapidement d’énergie dans une large gamme, de 40 kV à 120 kV, ce qui, associée à des filtres interchangeables à distance, permet de faire de la radiographie multi-énergies. La bi-énergie pourrait être essentielle en hadron thérapie si elle s’avérait capable d’améliorer l’estimation de la profondeur du pic de Bragg, c’est-à-dire la position d’arrêt des ions dans le patient. Aujourd’hui, une marge d’environ 3% de cette profondeur est ajoutée à la cible ce qui endommage des tissus sains et réduit le potentiel de l’hadron thérapie. Les investigations utiliseront des simulations hybrides Monte Carlo / déterministes, basées sur l’expérience de CREATIS en simulation X et hadron. Une validation est envisageable dans le nouveau centre d’hadron thérapie autrichien, MedAustron, où quatre scanners PAIR vont être installés. Le résultat final serait une réduction de l’incertitude sur cette profondeur et de la marge de traitement associée.
Le troisième et dernier axe est le potentiel du scanner PAIR pour le recalage d’images 2D/3D. Ce recalage est nécessaire pour la vérification de position pendant les séances de traitement parce que l’acquisition d’images 3D est trop lente et qu’elle délivrerait trop de dose au patient pour une vérification continue. Un des problèmes en recalage 2D/3D est la présence de structures fortement contrastées sur les radiographies, par exemple un os devant la cible, ce qui dégrade la qualité du recalage. Comme pour le deuxième axe, nous souhaitons utiliser la radiographie multi-énergie pour enlever virtuellement ces structures et, de ce fait, améliorer la robustesse du recalage 2D/3D. Un autre objectif est la réduction de la dose d’imagerie en profitant des mâchoires de collimation du système PAIR contrôlables à distance.
Ces trois axes investiguent des problèmes difficiles en RTGI en utilisant une solution matérielle innovante dans les salles de traitement photons et hadrons. Le résultat de la collaboration entre CREATIS et radART sera un ensemble de logiciels libres, de données et de publications dont on attend qu’ils contribuent de façon significative à la diffusion de la connaissance développée. Les deux équipes impliquées dans ce projet sont reconnues internationalement dans le domaine de la RTGI et ils ont les moyens de traduire les résultats obtenus en des solutions cliniques, radART étant un des seuls centres au monde capable de traduire cliniquement ces solutions par le logiciel de radiothérapie open-radART.