Optimisation automatique des incidences des faisceaux par l'algorithme du simplexe et optimisation des contrôles qualité par la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) en Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d'Intensité (RCMI), Automatic optimisation of beam orientations using the simplex algorithm and optimisation of quality control using statistical process control (SPC) for intensity modulated radiation therapy (IMRT)

Karine Gerard

Description

Sous la direction de Pierre Aletti
Thèse soutenue le 07 novembre 2008: INPL
La Radiothérapie Conformationnelle par Modulation d’Intensité (RCMI) est aujourd’hui reconnue comme une technique de référence permettant d’augmenter le contrôle local de la tumeur tout en réduisant la dose reçue par les organes à risques avoisinants. Cependant, son développement est freiné par l’étape de préparation du traitement du patient qui nécessite une charge de travail considérable. Dans le but d’augmenter l’efficience de la mise en œuvre d’un traitement, deux axes de travail ont été déterminés. Le premier axe concernait l’optimisation automatique des incidences des faisceaux. Nous avons pour cela mis en œuvre un algorithme (le simplexe) qui a été intégré dans le système de planification de traitement. Il permet, à partir des objectifs dosimétriques fixés par l’utilisateur, de déterminer automatiquement les incidences de faisceaux optimales : irradiant suffisamment le volume cible tout en épargnant les organes à risques avoisinants. En plus d’un gain en temps, les résultats du simplexe ont montré – sur trois patients atteints d’un cancer de l’oropharynx – un gain en qualité par rapport à une sélection manuelle des faisceaux. En effet, pour une couverture du volume cible équivalente voire meilleure, il permet de réduire la dose reçue par les organes à risques. Le second axe concernait l’optimisation des contrôles pré-traitement. Nous avons pour cela utilisé une méthode industrielle : la Maîtrise Statistique des Processus (MSP) afin d’analyser rétrospectivement les résultats des contrôles de la dose absolue effectués avec la chambre d’ionisation au Centre Alexis Vautrin (CAV). Cette étude a montré l’intérêt de la MSP pour renforcer la sécurité des traitements grâce à la mise en place de cartes de contrôle. Elle a également montré que notre processus de délivrance de la dose était stable et statistiquement capable pour les traitements de la prostate, ce qui implique qu’une réduction du nombre de contrôles peut être envisagée pour ce type de traitement au CAV
-Rcmi
-Msp
-Contrôle qualité
-Orientation des faisceaux
-Optimisation
Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT) is currently considered as a technique of choice to increase the local control of the tumour while reducing the dose to surrounding organs at risk. However, its routine clinical implementation is partially held back by the excessive amount of work required to prepare the patient treatment. In order to increase the efficiency of the treatment preparation, two axes of work have been defined. The first axis concerned the automatic optimisation of beam orientations. We integrated the simplex algorithm in the treatment planning system. Starting from the dosimetric objectives set by the user, it can automatically determine the optimal beam orientations that best cover the target volume while sparing organs at risk. In addition to time sparing, the simplex results of three patients with a cancer of the oropharynx, showed that the quality of the plan is also increased compared to a manual beam selection. Indeed, for an equivalent or even a better target coverage, it reduces the dose received by the organs at risk. The second axis of work concerned the optimisation of pre-treatment quality control. We used an industrial method: Statistical Process Control (SPC) to retrospectively analyse the absolute dose quality control results performed using an ionisation chamber at Centre Alexis Vautrin (CAV). This study showed that SPC is an efficient method to reinforce treatment security using control charts. It also showed that our dose delivery process was stable and statistically capable for prostate treatments, which implies that a reduction of the number of controls can be considered for this type of treatment at the CAV
-Imrt
-Beam orientation
-Quality control
-Spc
-Optimisation
Source: http://www.theses.fr/2008INPL064N/document

Sujets

• MSP
• Contrôle qualité
• Optimisation
• SPC

Informations

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• Nombre de lectures: 221
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

AVERTISSEMENT



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Institut National Polytechnique de Lorraine
Ecole Doctorale IAE+M
Centre de Recherche en Automatique de Nancy
Centre Alexis Vautrin


THESE


pour obtenir le grade de
Docteur de l’Institut National Polytechnique de Lorraine
Spécialité : Rayonnement et Imagerie en Médecine

présentée par


Karine GERARD


OPTIMISATION AUTOMATIQUE DES INCIDENCES DES FAISCEAUX
PAR L’ALGORITHME DU SIMPLEXE ET OPTIMISATION DES
CONTROLES QUALITE PAR LA MAITRISE STATISTIQUE DES
PROCESSUS (MSP) EN RADIOTHERAPIE CONFORMATIONNELLE
PAR MODULATION D’INTENSITE (RCMI)


Soutenue le 7 novembre 2008 devant la commission d’examen :


Dr. Pierre Aletti Centre Alexis Vautrin, Nancy Directeur de thèse
Pr. Philippe Giraud Hôpital Georges-Pompidou, Paris Rapporteur
Dr. Jean-Pierre Grandhaye ERPI-INPL, Nancy Membre
Pr. François Guillemin Centre Alexis Vautrin, Nancy Invité
Dr. Hanna Kafrouni DOSISOFT, Cachan Membre
Dr. Dimitri Lefkopoulos Institut Gustave Roussy, Villejuif Rapporteur
Dr. Alain Noel Centre Alexis Vautrin, Nancy Invité
Pr. Didier Peiffert Centre Alexis Vautrin, Nancy Membre
Pr. Maurice Pillet SYMME, Polytech’Savoie, Annecy Membre
Pr. Pierre Scalliet Hôpital Universitaire St Luc, Bruxelles (B) Membre Remerciements


REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier :

Monsieur le Professeur François GUILLEMIN, directeur du Centre Alexis Vautrin, pour
m’avoir permis de réaliser mes travaux de recherche au sein de cet établissement. Je le
remercie également pour l’honneur qu’il m’a fait d’accepter d’examiner ce travail.

Monsieur Hanna KAFROUNI, président directeur général de l’entreprise DOSIsoft, pour le
soutien financier sans lequel cette thèse n’aurait vu le jour. Je le remercie vivement pour la
confiance qu’il a eue en mon travail et pour l’honneur qu’il m’a fait de faire partie de mon
jury de thèse.

Monsieur Pierre ALETTI, physicien médical émérite, pour avoir dirigé cette thèse. Je tiens à
le remercier particulièrement pour la liberté et la confiance qu’il m’a accordée au cours de ces
trois années ainsi que pour son optimisme. Qu’il trouve dans l’accomplissement de ce travail,
toute la sympathie et le respect que je lui porte.

Monsieur Jean-Pierre GRANDHAYE, maître de conférence du laboratoire ERPI, pour
m’avoir initiée aux statistiques industrielles et pour l’impulsion qu’il a permis de donner à ma
thèse. Sans son intervention, le transfert des outils et méthodes de l’industrie vers la
radiothérapie, n’auraient pu exister. Je lui suis très reconnaissante pour l’intérêt qu’il a porté à
mon travail tout au long de la thèse, ainsi que pour sa disponibilité, pour son aide et pour ses
précieux conseils. Son expérience, son travail et son dévouement m’ont permis de concrétiser
de nombreux projets. Qu’il soit assuré de mon plus profond respect.

Monsieur le Professeur Philippe GIRAUD, radiothérapeute à l’hôpital Georges-Pompidou et
Monsieur Dimitri LEFKOPOULOS, Docteur d’état, responsable du service de radiophysique
de l’Institut Gustave Roussy, pour avoir examiné et jugé ce travail. Leurs remarques
constructives m’ont permis d’améliorer le manuscrit de la thèse. Qu’ils soient assurés de ma
plus profonde reconnaissance.

Monsieur le Professeur Maurice PILLET, directeur de recherche au laboratoire SYMME, et
Monsieur le Professeur Pierre SCALLIET, radiothérapeute à l’hôpital universitaire Saint Luc
de Bruxelles, pour l’honneur qu’ils m’ont fait de faire partie de mon jury de thèse.

Monsieur le Professeur Didier PEIFFERT, radiothérapeute et responsable du service de
radiothérapie du Centre Alexis Vautrin, pour l’honneur qu’il m’a fait de faire partie de mon
jury de thèse.

Monsieur Alain NOEL, physicien médical et responsable de l’Unité de radiophysique du
Centre Alexis Vautrin, pour ses conseils avisés et pour l’honneur qu’il m’a fait en acceptant
de faire partie de ce jury.

Monsieur Vincent MARCHESI, physicien au Centre Alexis Vautrin, pour son soutien, sa
gentillesse et ses conseils irremplaçables. Je le remercie également pour la disponibilité qu’il
m’a accordée au cours de ces trois années, ainsi que pour son travail de relecture du
manuscrit. Qu’il soit assuré de ma plus sincère reconnaissance. Remerciements

Monsieur Xavier FRANCERIES, ingénieur R&D de DOSIsoft, pour son aide et ses conseils
inégalables en optimisation. Les nombreuses discussions que nous avons eues ont été très
enrichissantes. Je le remercie également pour le développement informatique de l’algorithme
du simplexe qu’il a effectué. Qu’il soit assuré de ma plus profonde reconnaissance.

Monsieur Pierre SOUVAY, auteur d’un des premiers ouvrages sur la traduction des normes
AFNOR en recommandations et utilisation pratique, pour ses réponses constructives à mes
interrogations en statistiques.

Monsieur Jérôme HERLEVIN, ingénieur Black Belt Six Sigma, pour ses conseils avisés au
cours de ces trois années, et en particulier pour ses conseils pratiques en gestion de projet.

Mademoiselle Samantha WARREN, physicienne à la clinique Sainte-Catherine en Avignon,
for her help in the translation of my article!

Mademoiselle Jeanne-Luce SAKANGA-SIATEMOKO, étudiante en Master 2 Information
Numérique en Entreprise, pour son travail sur la création du « module MSP ». Son sérieux et
sa gentillesse ont permis une excellente collaboration.

Monsieur Julien RABINE et monsieur Vincent BRICARD-VIEU, ingénieurs développement
de DOSIsoft, pour leur importante contribution au développement informatique du « module
MSP ». J’en profite également pour adresser mes sincères remerciements à l’ensemble des
salariés de l’entreprise DOSIsoft pour leur sympathie et leur aide pendant ces trois années.

Monsieur Vivien BERNARD, monsieur Guillaume BOTTIUS, monsieur Adrian CHOFFE et
mademoiselle Sophie VAN HOOF, étudiants à l’Ecole Nationale Supérieure en Génie des
Système Industriels (ENSGSI) pour leurs travaux sur l’étude des coûts en radiothérapie
conformationnelle par modulation d’intensité. Le sérieux et la bonne humeur qui les
accompagne ont rendu cette collaboration des plus agréables.

Mademoiselle Isabelle BUCHHEIT, Madame Christine METAYER, Mademoiselle Sandrine
HUGER, monsieur Vincent MARCHESI, monsieur Yann METAYER ainsi que Monsieur
Alain NOEL, physiciens médicaux au Centre Alexis Vautrin pour leur sympathie, leur soutien
et leurs conseils en physique médicale.

Messieurs Damien GUILLAUME, Bruno MAURY et Philippe CANNEAUX, techniciens
biomédicaux au Centre Alexis Vautrin, pour leur disponibilité, leurs compétences et leur
patience, notamment pour résoudre les problèmes de MLC les lendemains d’une certaine
période de manipulations…

Mesdames les manipulatrices du service de radiothérapie du Centre Alexis Vautrin pour leur
sympathie. Je tiens à remercier en particulier Madame Catherine RAMPON pour ses
explications et « dépannages » en dosimétrie, ainsi que pour sa gentillesse.

Monsieur Azad MOHAMMAD, monsieur Safa ALKHAWAJA, et monsieur Hector PEREZ-
PONCE, doctorants au Centre Alexis Vautrin, pour leur sympathie et leur bonne humeur. Je
remercie également l’ensemble des stagiaires qui sont passés par le bureau de recherche et qui
ont partagé un moment de discussion. Je tiens à remercier en particulier Mademoiselle Salima
BEDJEGUELAL, Madame Magatte DIAGNE et Mademoiselle Lucie CHAPRON. Qu’elles
soient assurées de ma profonde amitié. Remerciements