Résumé
En 2012, la curiethérapie constituait 25% à 30% des opérations de traitement utilisées sur les 40.000 cas de cancer de prostate en France. Elle consiste à insérer manuellement une trentaine d’aiguilles creuses dans la prostate, à travers le périnée, en utilisant des images échographiques pour localiser la prostate et les aiguilles. Au moyen de ces aiguilles, des grains radioactifs sont positionnés dans la prostate à des endroits précis pré-planifiés grâce à l’imagerie. Le succès de l’opération est étroitement lié à la répartition et l’homogénéité de la dose radioactive répartie dans la prostate, donc à la précision avec laquelle les grains y sont placés. Cette précision peut être affectée par le déplacement et la déformation des tissus pendant l’insertion, ainsi que par la déformation de l’aiguille elle-même.Les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour objectif d’améliorer la précision, la fiabilité et l’efficacité du positionnement des aiguilles. Pour atteindre ce but, notre approche se base sur un système robotisé d’insertion transpérinale d’aiguilles appelé PROSPER et développé au sein du laboratoire TIMC-IMAG. La déformation de l’aiguille, observée dans le cas de l’insertion d’une aiguille biseautée, est utilisée avantageusement pour compenser les mouvements des tissus pendant l’insertion. Pour cela, une stratégie de contrôle par une mise jour régulière de la planification du chemin de l’aiguille, en boucle fermée, est mise en œuvre. Cette approche a vu le jour grâce aux travaux du LIRMM et est optimisée pour répondre au mieux aux spécifications de notre système. Cette stratégie de contrôle repose sur un retour régulier de la position et de la déformation de l’aiguille. L’imagerie échographique 3D a été choisie pour sa disponibilité au bloc opératoire, son coût et sa compacité. L’inconvénient majeur de ce type d’imagerie réside dans la difficulté à détecter l’aiguille, due à la complexité des images obtenues. Ce manuscrit présente ainsi une méthode robuste pour suivre l’aiguille sur un flux de volumes 3D à partir d’un algorithme Random Sample Consensus dans une zone de recherche ciblée. La sélection de cette zone se base sur un modèle prédictif de la déformation de l’aiguille et permet d’obtenir un gain important en robustesse. Ce système est validé sur des fantômes en PVC et en gel de paraffine avec une précision finale de 1 à 2 mm. Enfin, la conception et l’utilisation d’aiguilles dites échogènes permet d’améliorer considérablement leur visibilité sous échographie, qui fait notamment défaut dans certaines pièces anatomiques. Notre système de guidage robotisé a donc pu être validé sur des tissus animaux grâce à ces nouvelles aiguilles et permet d’obtenir une précision de 2 à 4 mm en moyenne.Le dispositif de guidage d’aiguille flexible sous échographie 3D présenté dans ce manuscrit constitu une avancée importante vers une application clinique, notamment grâce à l’utilisation d’un prototype de robot de curiethérapie. Cette approche pourra aussi s’adapter à d’autres types de procédures percutanées dans l’avenir, et ainsi augmenter la précision et le succès de ces opérations.