La génération de pseudo-scanographie ou tomodensitométrie synthétique à partir d’IRM est nécessaire pour le calcul de la dose dans le cadre d’une radiothérapie basée sur l’IRM. De nombreuses méthodes d’apprentissage profond ont été développées à cet effet. L’objectif de cette étude est de générer des tomodensitométries synthétiques précises avec une méthode d’apprentissage profond (Pix2Pix) pour une radiothérapie de la prostate.

Trente-neuf patients ayant eu une radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité (RCMI ; délivrant 78Gy) pour un cancer de la prostate ont eu une scanographie de planification et une IRM en position de traitement. Des tomodensitométries synthétiques ont été générées à partir de l’IRM par la méthode Pix2Pix (conditional generative adversarial network), perceptual loss. Les hyper paramètres du modèle (momentum, learning rate) ont été optimisés afin d’obtenir la meilleure qualité de tomodensitométrie synthétique. L’évaluation a porté sur la comparaison entre la scanographie de référence et la tomodensitométrie synthétique, sur des critères d’image et de dose. Les critères d’image étaient la moyenne des écarts absolus et la moyenne des écarts en unités Hounsfield pour le contour externe, les os, la prostate, la vessie et le rectum. Les critères dosimétriques étaient les moyennes des écarts absolus des histogrammes dose–volume (sur tomodensitométries synthétiques contre scanographie de planification), pour le volume cible prévisionnel, la vessie et le rectum. Des analyses gamma ont été réalisées (locales, 1 %/1mm et 2 %/2mm) ainsi que des tests de Wilcoxon.

Le Tableau 1 présente les résultats des métriques d’images pour le contour externe, les os, la prostate, la vessie et le rectum. En ce qui concerne les critères dosimétriques, les différences moyennes d’histogrammes dose–volume étaient de 0,5 % pour 95 % du volume cible prévisionnel, 0,4 % pour le volume recevant 70Gy (V70Gy) du rectum et 0,1 % pour le V50Gy de la vessie. Les taux de passe gamma étaient de 99,4 % pour le critère 1 %/1mm et de 100 %, pour le critère 2 %/2mm. Les gamma moyens étaient respectivement de 0,31 et 0,17. Les doses moyennes entre la scanographie de référence et la tomodensitométrie synthétique n’étaient pas significativement différentes. L’analyse statistique a montré la complexité de l’évaluation dans le rectum due à la mobilité des gaz. En effet, le cas ayant la plus grande différence de position du gaz entre la scanographie de référence et l’IRM, a montré le gamma le plus bas et la moyenne des écarts absolus la plus élevée et inversement.

Afin de générer une tomodensitométrie synthétique à partir de l’IRM de la prostate pour le calcul de la dose, l’architecture Pix2Pix fournit une moyenne des écarts absolus de 29,5 HU et une différence de dose inférieure à 0,3 %. Ces résultats sont parmi les meilleurs de la littérature pour une radiothérapie de la prostate. Les faibles incertitudes de dose ouvrent la voie à une utilisation clinique de la tomodensitométrie synthétique pour la planification dosimétrique, à condition qu’un contrôle de qualité systématique, s’affranchissant de la scanographie de référence, puisse être mis en place.