Brevet FR3091348A1 — publié le 20200703

Description Titre de l'invention : Méthode de prédiction du risque de récidive après un traitement d'une tumeur par rayonnement Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne le domaine du traitement d'une tumeur par rayonnement. [0002] Plus précisément, l'invention concerne une méthode de prédiction d'un risque de récidive après un traitement d'une tumeur par rayonnement. [0003] La méthode selon l'invention peut être appliquée dans une phase de planification pré- opératoire, en particulier pour déterminer une stratégie d'intervention optimale : dans ce cas, elle est utilisée avec des données de post-traitement simulées. [0004] La méthode selon l'invention peut être également appliquée dans une phase de plani- fication postopératoire : dans ce cas, elle est utilisée avec des données de post-traitement réelles. [0005] La méthode selon l'invention peut être également appliquée pendant le traitement, comme méthode d'aide à la décision. Etat de la technique [0006] Les techniques de traitement d'une tumeur par rayonnement sont des techniques médicales qui consistent à appliquer un rayonnement au niveau de la tumeur, de manière à obtenir une destruction cellulaire, et ce, sans résection. Le rayonnement est à comprendre au sens large, dans la mesure où il peut s'agir de rayonnement électromagnétique, corpusculaire, thermique ou encore de l'application d'un champ électrique... [0007] Les techniques de traitement d'une tumeur par rayonnement peuvent comprendre l'électroporation, la thermothérapie ou la radiothérapie et notamment l'hadronthérapie telle que la carbonthérapie ou la protonthérapie. [0008] Par exemple, la thermothérapie consiste à faire varier la température (hyperthermie ou hypothermie) au niveau de la tumeur, de manière à obtenir une destruction cellulaire. Il peut s'agir de traitement par radiofréquence, micro-ondes, ultrasons focalisés, laser (hyperthermie) ou par cryothérapie (hypothermie). L'intervention, consiste à implanter des sondes, ou fines aiguilles, au sein de la tumeur en utilisant l'imagerie, lesquelles sondes vont chauffer ou geler la tumeur pour la détruire. [0009] Parmi celles-ci, la technique d'ablation par radiofréquence (« RF ») offre des pers- pectives très intéressantes pour le traitement des tumeurs. L'ablation par radiofréquence est une technique de thermothérapie utilisée pour le traitement des tumeurs localisées, en particulier pour le traitement des tumeurs hépatiques, pulmonaires, rénales et osseuses. L'ablation par radiofréquence est particulièrement adaptée à une 2 taille tumorale généralement inférieure à 5 cm, et il est souvent nécessaire de recourir à une technique d'ablations multiples et chevauchées. [0010] En pratique, on introduit au moins une sonde de radiofréquence par voie cutanée dans la tumeur cible. Ensuite un courant alternatif de haute fréquence (typiquement entre 450 et 600 kHz) est délivré via la sonde à travers la tumeur, de manière à provoquer l'agitation des molécules ioniques des tissus, cc qui a pour effet de produire une chaleur de friction. Cet effet de production de chaleur dépend de propriétés conductrices électriques des tissus. [0011] Préalablement au traitement par rayonnement, une phase dite « phase de planification préopératoire » vise d'une part à évaluer l'extension de la tumeur grâce à des techniques d'imagerie adaptées, par exemple par tomodensitométrie (qui peut être désigné par « TDM » dans l'ensemble de la présente description) ou par Imagerie par Résonnance Magnétique (qui peut être désigné par « IRM » dans l'ensemble de la présente description), aptes à déterminer la taille, le nombre, la localisation et la forme de la tumeur ou des tumeurs s'il y a plusieurs foyers (ou nodules) tumoraux. D'autre part, la phase de planification vise à préparer le traitement. [0012] Ainsi, les informations obtenues sur la tumeur permettent de cibler la zone de traitement, de choisir la technique de rayonnement adaptée et le matériel notamment la sonde adaptée, de définir l'implantation dudit matériel, de définir un nombre d'insertions nécessaires de ladite sonde en fonction de la taille de la tumeur. [0013] Pendant la phase de traitement, l'ablation par rayonnement est guidée par une ou des techniques d'imagerie adaptées (échographie, TDM, IRM ...), afin notamment de vérifier si une sonde est insérée à la bonne position et avec l'inclinaison planifiée et de coniger le cas échéant la position et/ou l'inclinaison d'une sonde, ou encore de vérifier si le rayonnement est bien appliqué dans la zone ciblée. [0014] Dans les techniques de thennothérapie, la température de la sonde, et plus particu- lièrement de la pointe de la sonde en contact avec la cible, peut être contrôlée. En particulier, dans les techniques d'hyperthermie, la température que l'on cherche à obtenir au niveau de la tumeur est généralement située entre 60 et 100°C et elle doit généralement être maintenue pendant une durée pouvant varier par exemple entre 5 et 10 minutes. A partir de 60°C et sur une durée qui est définie en fonction de la technique d'hyperthermie choisie, les tissus tumoraux peuvent être nécrosés de manière irréversible par dénaturation protéique. Mais au-delà de 100°C et pour une durée supérieure à quelques secondes, les tissus se carbonisent ce qui réduit la conduction électrique et thermique par leur effet isolant. [0015] Après le traitement, une phase d'évaluation des résultats de l'ablation est réalisée et met en oeuvre également une ou des techniques d'imagerie adaptées (TDM, IRM ...). [0016] Pour qu'une ablation pal- rayonnement soit efficace, on définit une zone d'ablation 3 qui comprend la tumeur cible ainsi qu'une marge de sécurité minimale à respecter autour de ladite tumeur cible. En d'autres ternies, on définit une marge de sécurité minimale à respecter entre la limite de la tumeur et la limite de la zone d'ablation. [0017] La zone d'ablation doit en effet avoir une taille appropriée pour assurer la destruction de la totalité de la tumeur tout en préservant les tissus sains au voisinage de la tumeur. On peut donc également parler de « marge dc sécurité optimale ». [0018] La marge de sécurité optimale peut être définie à quelques millimètres, par exemple entre Set 10 millimètres pour le carcinome hépatocellulaire (également désigné par « CHC ») et les métastases. [0019] De manière générale, la valeur de la marge de sécurité optimale varie en fonction de la tumeur traitée et des grades d'agressivité de la tumeur. Les grades d'agressivité d'une tumeur peuvent être déterminés à partir des critères de tailles et d'analyses de texture à l'aide d'images obtenues par MM par exemple. De manière usuelle, la quantification du grade d'agressivité d'une tumeur s'effectue également à l'aide d'une biopsie. [0020] Une problématique de l'ablation par rayonnement est d'une part de définir une marge de sécurité optimale qui doit être respectée entre la limite de la tumeur et la limite de la zone d'ablation, et d'autre part de déterminer la marge de sécurité ayant été observée lors du traitement (pouvant également être nommée « marge de traitement »). [0021] Sur cc dernier point, des méthodes existent pour déterminer la marge de sécurité observée lors du traitement. Par exemple, le brevet US2014/0064446 décrit un procédé et un dispositif pour déterminer une marge de traitement d'une zone cible comprenant les étapes suivantes : - acquérir une image pré et post traitement de la zone cible, - segmenter les images pour en déterminer les contours, - quantifier la marge de traitement de la zone cible. [0022] De cette manière, le praticien peut évaluer si la marge de traitement est correcte ou s'il est nécessaire de continuer le traitement d'ablation. [0023] Il est possible, si une telle évaluation est réalisée juste après le traitement de poursuivre le traitement si la marge de traitement est jugée insuffisante, alors que le patient est encore sous anesthésie. [0024] L'ablation par rayonnement est beaucoup moins invasive que la résection chi- rurgicale classique. Cependant cette technique présente actuellement des limites. [0025] Même si l'étape d'évaluation des résultats de l'ablation montre que les tissus tumoraux sont complètement nécrosés, il persiste un taux de récidive locale, accompagnée d'une progression de la tumeur dans les mois ou années (typiquement dans les deux ans) qui suivent le traitement allant de 10 à 30%. [0026] Outre la biologie tumorale, le taux de récidive semble provenir d'une définition in- suffisamment précise de la marge de sécurité optimale et surtout d'une évaluation insuffisamment précise de la marge de sécurité réelle qui ne prend pas en compte la forme complexe de la tumeur. [0027] De manière à améliorer la technique d'ablation par rayonnement, il a été identifié qu'une estimation précise de la surface tumorale traitée ayant une marge de traitement inférieure ou égale à une marge de sécurité optimale donnée (qui peut être définie à quelques millimètres, par exemple entre 5 et 10 millimètres), doit permettre de mieux identifier les patients à haut risque de récidive après un traitement par rayonnement. En d'autres termes, il a été établi une corrélation entre le risque de récidive chez un groupe de patients traités par rayonnement et la valeur de la surface tumorale sous traitée, à savoir la surface traitée avec une marge de sécurité insuffisante. [0028] Il a donc été recherché une méthode pour déterminer la surface tumorale traitée avec une marge de traitement inférieure ou égale à la marge de sécurité optimale donnée, de manière à prédire un risque de récidive, et pouvoir intervenir en conséquence. [0029] La problématique est illustrée en figures la et 111 qui illustrent schématiquement deux régions d'ablation différentes (en clair) autour d'une même tumeur (en foncé). Ces deux cas présentent des marges minimales identiques, mais des surfaces d'exposition de la tumeur différentes. En effet, dans les deux cas la marge minimale est égale à zéro millimètre mais dans le cas la la surface exposée de la tumeur est faible alors que dans le cas 111 la surface d'exposition de la tumeur est plus élevée. La probabilité de non-traitement de nodules satellites, et donc de récidive, est plus élevée dans le cas lb. [0030] 111 existe par exemple une méthode de prédiction basée sur une technique de traitement d'images, comprenant l'acquisition d'au moins une première image prise avant le traitement et comportant la surface de la tumeur à ablater et d'au moins une seconde image prise après le traitement et comportant la surface traitée (ou surface d'ablation) ; un recalage entre la première et la seconde image, et une segmentation de la surface d'ablation et de la surface de la tumeur à partir des première et seconde images de manière à déterminer les surfaces traitées avec des marges inférieures ou égales à la marge de sécurité optimale donnée par rapport aux limites de surface de la tumeur. Cette méthode ainsi que les résultats de l'étude clinique sont publiées dans un l'article «Three-dimensional Measurement ofHCC ablation zones and ;narginshr predicting local ttunor progression» A. Hocquelet et al. [0031] Cependant, il reste encore un taux important de récidive. Ainsi, les inventeurs proposent une méthode et un système de prédiction visant à diminuer le taux de récidive et/ou de propagation de la tumeur suite à un traitement par rayonnement. [0032] L'objectif de l'invention est de prédire de manière plus précise et plus sûre un risque de récidive et/ou de propagation d'une tumeur suite à un traitement par rayonnement. 100331 Un autre objectif de l'invention est de disposer d'une méthode et d'un système simple d'utilisation, tout en améliorant la précision de prédiction. Exposé de l'invention [0034] Un objet de l'invention permettant d'atteindre ce but est une méthode de prédiction du risque de récidive après un traitement de tumeur par rayonnement comprenant les étapes suivantes : - une première étape d'obtention d'au moins une première image 3D de la zone tumorale apte à permettre la visualisation de la tumeur ; - une deuxième étape d'obtention d'au moins une deuxième image 3D de la zone tumorale apte à permettre la visualisation d'une zone traitée ; - une étape de traitement des première et deuxième images 3D obtenues de manière à déterminer une distance d'exposition pour tout ou partie de premiers voxels à l'intérieur de la tumeur. [0035] La méthode selon l'invention comprend en outre de préférence : - une étape de comparaison des distances d'exposition déterminées avec un seuil de distance prédéfini, dc manière à déterminer si au moins une distance d'exposition est inférieure ou égale audit seuil prédéfini. [0036] Selon l'invention, par « zone tumorale », il faut comprendre la zone comprenant la tumeur visible en imagerie et le voisinage autour de ladite tumeur. L'étendue du voisinage autour de la tumeur est variable et est typiquement définie par le praticien. Cela peut être un intervalle de sécurité comprenant a minima la marge dc sécurité optimale et/ou une zone autour de la tumeur dont l'invasion microscopique tumorale n'est pas visible en imagerie. [0037] Selon l'invention, on définit par « image 3D », une image dc synthèse représentée dans un repère à trois coordonnées. Une image 3D peut être obtenue directement à l'aide de techniques d'imagerie adaptées, par exemple obtenue par IRM, ou peut être obtenue à l'aide d'une série d'images en deux dimensions, par exemple par TDM ou IRM voire par échographie. [0038] Par le terme « voxcl », il faut comprendre largement un élément dc volume d'une image en 3D auquel on peut associer individuellement des données (couleur, intensité, densité ...). Un élément de volume ou voxel peut notamment être défini de différentes manières et non nécessairement de manière cubique et/ou sphérique. Par exemple, cela peut être une facette 3D. L'image 3D peut ainsi être définie comme un ensemble de voxels. En outre, les premiers voxels à l'intérieur de la tumeur comprennent les voxels compris dans la tumeur, englobant la surface de la tumeur. [0039] Lorsque deux images 3D sont superposées, on peut désigner les images par des « masques » 3D. 6 [0040] Dans l'ensemble de la description, la « zone traitée » correspond à la partie de la zone tumorale ayant été ablatée ou nécrosée et peut également être désignée par « zone d'ablation ». La « zone non traitée » correspond à la partie de la zone tumorale n'ayant pas été ablatée ou nécrosée. [0041] Selon l'invention, par « distance d'exposition » d'un voxel de la tumeur, il faut comprendre la distance entre ledit voxel de la tumeur et le bord extérieur le plus proche de la zone traitée, en d'autres termes la distance minimale entre ledit voxel de la tumeur et la zone non traitée. [0042] Dans l'ensemble de la description, le « seuil de distance » ou « seuil de distance d'exposition » est équivalent aux termes « marge de sécurité optimale » telle que définis plus avant. [0043] La méthode selon l'invention est une méthode de prédiction simple d'utilisation tout en étant précise dans la mesure où elle prend en compte le volume de la tumeur ainsi que le volume de la zone autour de la tumeur (traitée ou non traitée). Elle peut être aisément automatisée et/ou informatisée. [0044] En outre, elle permet en d'adapter la marge de sécurité optimale, notamment dans une utilisation en préopératoire. Plus largement, elle permet de réaliser une simulation de traitement et d'optimiser la stratégie d'intervention. Elle permet également de réagir rapidement après le traitement. [0045] Selon un mode de réalisation, la méthode comprend en outre une étape intermédiaire de mise en correspondance spatiale entre les première et deuxième images 3D, ladite étape intermédiaire étant après les première et deuxième étapes d'obtention et avant ou pendant l'étape de traitement. [0046] Selon l'invention, par