No d`ordre : 3510 THESE L`UNIVERSITE DES SCIENCES

Laboratoire d’Automatique, Génie Informatique et Signal
No d’ordre : 3510
THESE
Présentée à
L’UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE
pour l’obtention du grade de
DOCTEUR
En Automatique et Informatique Industrielle
par
Nacim BETROUNI
REPOSITIONNEMENT DU PATIENT EN RADIOTHERAPIE
CONFORMATIONNELLE DE LA PROSTATE PAR FUSION D’IMAGES
Soutenue publiquement le 14 octobre 2004 devant la commission d’examen :
Christian Vasseur Président Professeur à l’Université de Lille 1
Jocelyne Troccaz Rapporteur Directeur de recherche CNRS – Université
Joseph Fourier - Grenoble
Christine Fernandez-Maloigne Rapporteur Professeur à l’Université de Poitiers
Bernard Castelain Examinateur Radiothérapeute au Centre Oscar Lambret de
Lille
Marc Steinling Examinateur Professeur à l’Université de Lille II
Jean Rousseau Directeur MCU /PH à l’Université de Lille II
Salah Maouche Directeur Professeur à l’Université de Lille 1
Thèse de Nacim Betrouni, Lille 1, 2004
© 2008 Tous droits réservés.
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A Ma Famille…
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Ce travail a été réalisé au sein du Groupement d’Intérêt Scientifique « Thérapie Assistée
par l’Image » (GIS ThAI). Ce GIS regroupe le Laboratoire d’Automatique, de Génie
Informatique et Signal (LAGIS, anciennement Image, Interaction et Ingénierie de la
Décision I3D) CNRS UMR 8146 de l’Université des Sciences et Technologies de Lille, le
Laboratoire de Biophysique, Médecine Nucléaire et Technologie Médicale (UPRES EA
1049) de l’Université du Droit et de la Santé de Lille ainsi que le Département de
Radiothérapie du Centre Anticancéreux Oscar Lambret (COL) de Lille. L’objectif de ce
GIS est d’exploiter les nouvelles technologies de l’information et de la communication,
notamment dans le domaine de l’Imagerie Médicale afin de concevoir, réaliser et valider
des dispositifs assistés par l’image permettant d’accomplir aujourd’hui des gestes
médicaux considérés comme impossible hier.
Plus récemment le GIS s’est transformé en une Equipe de Recherche Technologique
(ERT-RCIM : Radiothérapie Conformationnelle et Imagerie Multimodalité) à laquelle est
associée la société de valorisation technologique AQUILAB SAS. Le laboratoire de
Biophysique, quant à lui, vient d’être labellisé UNIT-M INSERM sous le nom « Thérapies
Interventionnelles Assistées par l’Image et par la Simulation (THIAIS) ».
Cette thèse à été financée par une allocation de recherche MENRT. Des compléments de
crédits ont été attribués par les laboratoires LAGIS et Biophysique.
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Remerciements
J’exprime toute ma gratitude et mes sincères remerciements à Monsieur Salah
MAOUCHE, Professeur au Laboratoire LAGIS à l’Université de Lille I, et Monsieur Jean
ROUSSEAU, Maître de Conférence des Universités et Praticien Hospitalier à
l’Université de Lille II, pour m’avoir proposé cette étude, pour la confiance qu’ils m’ont
accordée et pour leurs conseils.
Je remercie profondément Madame Jocelyne TROCCAZ Directeur de Recherche CNRS
au Laboratoire TIMC (UMR CNRS 5525) – IMAG à l’Université Joseph FOURIER de
Grenoble et Madame Christine MALOIGNE-FERNANDEZ, Professeur au Laboratoire
Signal, Image, Communications (FRE – CNRS 2731) à l’Université de Poitiers, de
m’avoir fait l’honneur d’être les rapporteurs de ce travail.
Je remercie également Monsieur Christian VASSEUR, Professeur à l’Université de Lille
I, Monsieur Marc STEINLING, Professeur à l’Université de Lille II et Monsieur Bernard
CASTELAIN, Radiothérapeute au Centre Oscar Lambret à Lille d’avoir accepté de
participer à ce jury.
Je tiens également à remercier Monsieur David PASQUIER, Radiothérapeute au Centre
Oscar Lambret pour les connaissances dont il m’a fait bénéficier et Madame Annie
MISSY surveillante au Département de Radiothérapie pour son aide logistique.
Ce travail n’aurait pas pu aboutir sans l’aide et le soutien des membres de l’ITM. Je les
remercie pour m’avoir permis d’évoluer dans un environnement agréable. Qu’ils trouvent
ici le témoignage de mon amitié : Maximilien Vermandel, Georges Palos, Matthieu
Coulanges, Anne-Sophie Dewalle, Polina Ivanova, Romain Viard....
Enfin, beaucoup de personnes ont, de près ou de loin, contribué à la réussite de ce
travail, je leur témoignage ma très grande reconnaissance et plus particulièrement les
membres de l’Institut de Technologie Médicale, de la Société Aquilab, du Laboratoire
LAGIS, du Laboratoire de Biophysique spécialement son Directeur Monsieur Xavier
MARCHANDISE, Monsieur Patrick DUBOIS MCU-PH et Monsieur Damien HUGLO
MCU-PH.
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Tables des matières
1
Tables des matières
Tables des matières ________________________________________ 1
Introduction Générale ______________________________________ 3
Chapitre 1 Imagerie et Radiothérapie __________________________ 5
1.1 Généralités_____________________________________________ 5
1.2 Evolution et diversité des techniques d’imagerie _________________ 6
1.3 Echographie ou imagerie par ultrasons ________________________ 7
1.3.1 Les ultrasons _____________________________________________________ 7
1.3.2 Interactions des ultrasons et de la matière _______________________________ 7
1.3.3 Formation de l’image_______________________________________________ 8
1.3.4 Les ultrasons en imagerie médicale____________________________________ 9
1.3.5 Limites des images échographiques __________________________________ 11
1.3.6 Echographie Tridimensionnelle______________________________________ 11
1.4 Imagerie tomodensitométrique (TDM) ou scanner_______________ 12
1.4.1 Principes _______________________________________________________ 12
1.4.2 Caractéristiques des images et unités Hounsfield ________________________ 13
1.5 Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire _________________ 14
1.5.1 Principes _______________________________________________________ 14
1.5.2 Aspect tridimensionnel ____________________________________________ 16
1.6 Radiothérapie Conformationnelle ___________________________ 16
1.6.1 Principes _______________________________________________________ 16
1.6.2 Repositionnement du patient par imagerie _____________________________ 20
1.7 Conclusion____________________________________________ 24
Chapitre 2 Repérage échographique dans l’espace _______________ 25
2.1 Introduction___________________________________________ 25
2.2 Etat de l’art ___________________________________________ 26
2.2.1 Types de localisation______________________________________________ 26
2.2.2 Représentations et Repérage ________________________________________ 27
2.2.3 Repérage de l’image échographique dans la salle ________________________ 36
2.3 Méthode _____________________________________________ 42
2.3.1 Suivi de la sonde échographique _____________________________________ 42
2.3.2 Etalonnage de l’échographe_________________________________________ 46
2.3.3 Evaluation et Résultats ____________________________________________ 48
2.4 Discussion & Conclusion _________________________________ 52
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