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#78708

Projet de fin d'étude


Projet de fin d'étude

Synthèse bibliographique
DICOM-RT et Cartes de dose


Nom fichier : Synthèse_biblio.doc

Version : 0.1

Auteur(s) – Rôle : Stéphane HLAVACEK, Etudiant 5IF


Validation


Etudiant : Stéphane Hlavacek

Remarques : /

Date :


Responsable PFE : David Sarrut

Remarques : /

Date :


Sommaire

I. Objectif 3

II. DICOM-RT 4

II.1. DICOM 4

II.2. L'extension RT (RT = Radiation therapy) 4

II.3. Les données spécifiques de RT Dose 4

II.4. Module RT Dose 5

II.5. Module RT DVH 6

II.6. Informations manquantes 6

III. Carte de dose 8

III.1. Définition du terme isodose 8

III.2. Unités utilisées dans la mesure de dose d'un rayonnement 8

III.3. Carte de dose (ou courbe de dose) 2D 8

III.4. Code de couleurs utilisé 9

III.5. Cartes de doses (ou courbe de dose) 3D 9



IV. Bibliographie 10




I.Objectif


La présente synthèse a deux objectifs :
Premièrement, résumer l'essentiel des recherches sur le RT Dose de DICOM, sur ce qu'est le DICOM-RT et par la suite les données qui sont sauvegardées. Ce document parlera aussi des informations qui me semblent importantes et que je n'ai pas pu trouvé à ce sujet.
Deuxièmement, résumer les informations que j'ai pu trouvé sur les doses et notamment leur représentation graphique (cartes de dose ou isodose).

II.DICOM-RT

II.1.DICOM

Dans un souci de compatibilité entre les différents équipements médicaux, les fabricants et chercheurs ont développé ensemble la norme DICOM (Digital Imaging Comunication in Medicine).

Cette norme définit un format d'image ainsi que des informations associées, mais aussi des méthodes de connexion, de transfert et d'identification de données médicales. [4]

II.2.L'extension RT (RT = Radiation therapy)

L'extension DICOM-RT propose un ensemble d'objets correspondant aux données requises à toutes les étapes de préparation et de suivi d'un traitement de radiothérapie.

Ce protocole inclut les images 2D/3D utilisées en radiothérapie, mais également un ensemble de données, la plupart géométriques, associées au traitement. [6]
DICOM-RT inclut 4 objets principaux :


  • RT Image : Cet objet contient les informations sur les images liées à la radiothérapie.

  • RT Structure Set : Cet objet contient les informations liées à l'anatomie du patient, comme par exemple la position et la forme des organes

  • RT Plan : Cet objet contient les données géométriques et dosimétriques spécifique à un rayon X extérieur.

  • RT Dose : Cet objet contient les données des doses à prescrire selon les systèmes de plannification du traitement, notamment les données de dose tri-dimensionnelles, des courbes d'isodose etc...

C'est cet objet qui nous interesse car il contient toutes les données nécessaires au traçage de cartes de dose.

[1]


II.3.Les données spécifiques de RT Dose





  • 0D, 1D, 2D et 3D

  • Distribution des doses

  • Spécifications pour le calcul de doses (?)




  • Plan 2D basé sur des grilles




  • Isodoses

  • Description des lignes d'isodose

  • Référence à la ROI correspondante

  • Unité de dose

  • Valeur de dose




  • Dose volume histogram (DVH)

  • Cumunatif, intégral, naturel

  • DVH cumulatif ou différentiel

  • référence aux ROIs correspondantes

  • ROI Contribution type (INCLUDED, EXCLUDED)

[2]
Dans le tableau ci dessous nous avons tous les modules de RT Dose [1]

Voici le détail des modules RT Dose et RT DVH


II.4.Module RT Dose






II.5.Module RT DVH


Ce module semble très interessant car il prend en compte le volume, ainsi que diverses informations concernant les doses.






II.6.Informations manquantes

Je n'ai pas pu trouvé toutes les informations qui me paraissent importantes dans le cas de la visualisation de cartes de doses:



  • RT Dose contient une matrice de dose, toutefois je ne sais pas comment elle est enregistrées. Il semblerait qu'on l'obtiendrait en couplant les informations des modules Image Plan, Image Pixel, Multi-Frame et RT Dose. [3]

  • RT Dose contient également une carte d'isodose, mais là aussi le problème est le même que pour la matrice tri dimensionnelle.[3]


III.Carte de dose

III.1.Définition du terme isodose

Courbe ou surface constituée de points qui reçoivent la même dose de rayonnement dans un milieu irradié. Les rayonnements s’atténuent progressivement en fonction de l’épaisseur des tissus traversés et de leur qualité. Il en résulte une répartition variable de la dose dont rend compte le tracé d’isodoses. Celui-ci prend en compte les différents faisceaux d’irradiation utilisés en radiothérapie externe et les diverses sources radioactives utilisées en curiethérapie. Ces tracés sont obtenus en quelques minutes grâce aux ordinateurs dans lesquels on a préalablement introduit les caractéristiques des appareils de traitement pour la radiothérapie externe, des sources radioactives pour la curiethérapie et les caractéristiques anatomiques de la région irradiée pour le malade considéré (Figures).


Les isodoses sont tracées avant de commencer le traitement, pour s’assurer que la dose voulue sera bien délivrée à la tumeur et que les tissus normaux situés au voisinage ne recevront qu’une dose tolérable, ou pour faire un nouveau plan, si les données du premier ne sont pas satisfaisantes. Les progrès de l’informatique permettent de visualiser les isodoses sur une image par scanner, par IRM ou par tomographie par émission de positons (TEP) du malade, ce qui montre directement les doses reçues par les différents organes. [8]

III.2.Unités utilisées dans la mesure de dose d'un rayonnement

Un rayonnement ionisant qui interagit avec le corps humain cède son énergie aux tissus du corps. La quantité d'énergie absorbée par unité de poids d'un organe ou d'un tissu est appelée la dose absorbée et elle s'exprime en grays (Gy). Une dose d'un gray correspond à une énergie de rayonnement d'un joule absorbée par kilogramme (poids) d'organe ou de tissu. Le rad est l'ancienne unité, encore utilisée, de dose absorbée. Un gray est équivalent à 100 rads.

1 Gy = 100 rads. [9]


III.3.Carte de dose (ou courbe de dose) 2D

Ce type de courbe peut être assimilé aux cartes géographiques 2D où l'altitude est prise en compte. La couleur de chaque endroit de la carte correspond à une altitude. Dans le cas de la courbe de dose, chaque endroit de la carte a une couleur représentant la dose de rayons X reçue.


Définition plus mathématique : L'intersection d'une surface avec un plan horizontal d'équation z=k donne une courbe appelée "courbe de niveau k" de cette surface.
Les courbes de niveaux d'une surface sont donc les courbes obtenues en reliant sur cette surface tous les points qui ont la même cote. [10]

III.4.Code de couleurs utilisé

Il n'y a pas de code de couleurs normalisé. Toutefois dans la pratique, les zones à plus basse altitude (ou plus basse énergie) sont coloriées en bleu foncé, et les plus hautes (plus haute valeur énergétique) en rouge. La palette de couleur la plus couramment utilisée est :

Bleu

Vert


Jaune

Orange


Rouge

dans l'ordre croissant d'altitude (ou de valeur d'énergie).


Ce code couleur peut aussi être uniquement composé de niveau de gris, les zones les plus claires sont les moins énergétiques et les zones les plus foncées sont les plus énergétiques.
J'ai déjà travaillé sur ce type de courbes lors de mon stage de fin de DUT. Je devais établir des cartes d'isoénergie sur des molécules dont l'énergie changeait selon la rotation d'une ou plusieurs liaisons atomiques.

III.5.Cartes de doses (ou courbe de dose) 3D

Le principe est le même que pour la carte 2D. Si l'on considère la carte 2D comme une texture, alors la carte 3D est simplement l'application de cette texture sur la structure 3D du patient (Organes, tumeurs etc..)


IV.Bibliographie


[1] Serkan Seda. Introduction à la norme DICOM et l'extension DICOM RT - laboratoire Créatis, France, 2004 – 48 pages; document PDF.
[2] Michel Neumann, The DICOM extension for radiotherapy – Nucletron B.V., Allemagne, 2003 – 73 pages; document PDF
[3] Jean François Germont, The clinical physics aspects behind DICOM-RT – Hopital la Chaux-de-Fonds, France – 86 pages; présentation powerpoint
[4] Site internet officiel de DICOM - http://medical.nema.org/
[5] Article sur Wikipedia - http://fr.wikipedia.org/wiki/DICOM
[6] Explication non technique de DICOM et de ses utilisations - http://eviewbox.sourceforge.net/JFR98/index.html
[7] Laurent Zagni, Interfaçage de la librairie graphique CLITK avec la norme DICOM-RT pour la manipulation de contours d'anatomie définis sur TPS – Laboratoire Créatis, France, 2006 – 40 pages; Rapport de stage.
[8] Définition du terme isodose http://www.fnclcc.fr/fr/patients/dico/definition.php?id_definition=842
[9] Unités de dose - http://www.cchst.ca/reponsessst/phys_agents/ionizing.html
[10] Definition des courbes de niveaux - http://tfontanet.free.fr/premiere-L/1L-cmp-courbes-de-niveaux.html

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