Modelling prostate cancer using MRI : detection, risk stratification, 3D therapeutic planning and follow up of focal therapy based on image processing and co-registration

Dénommée multiparamétrique par adjonction de séquences fonctionnelle aux conventionnelles, L’IRM de prostate a montré ses performances pour la détection du cancer de prostate par un score radiologique visuel, subjectif. D’autres applications sont en cours d’investigations comme la stratification, le planning thérapeutique ou encore le suivi oncologique.La première partie s’attache à décrire, élaborer et appliquer une méthodologie de recalage non rigide en 3D entre l’histologie du spécimen de prostatectomie totale et les différentes séquences de l’IRMmp. Après avoir capturé une déformation et un changement de volume de la prostate entre les états in vivo et ex vivo par IRM, la méthode de recalage multimodalité appliquée à une population de prostatectomie totale précédée d’une IRM démontre une sous-estimation du volume de cancer par l’IRM, sujette à une stratification. Les implications se trouvent dans la détection, la stratification et le planning thérapeutique. La deuxième partie propose une analyse de texture des différentes séquences et cartographies quantitatives en diffusion et perfusion pour la détection et la stratification du cancer. Cette approche multiparamétrique de « Score d’Entropie » est testée dans une population pilote au moment des biopsies et présente des performances diagnostique pour sélectionner les lésions à biopsier. Ce score d’entropie participe de la stratification du cancer en corrélant positivement avec le score de Gleason et la longueur de cancer biopsique.La troisième partie explore le rôle de l’IRM dans le suivi d’une thérapie émergente, dite focale, du cancer. Il s’agit d’un travail de recalage non-rigide longitudinal sur une cohorte de patients traités par thérapie focale en vue de compenser les déformation focalement induites. Il apparaît que ce type de recalage peut permettre un suivi objectif des résultats d’ablation et potentiellement élaborer une cible biopsique et radiologique dans le suivi oncologique.Conventional prostate MRI, enhanced by diffusion and perfusion sequences, and then named multiparametric, showed high performances for detection of prostate cancer using visual scoring. Indications in stratification, prognosis, treatment planning and follow up are currently under investigations.First part of this work attached itself to describe, elaborate and use a non-rigid image fusion method in 3D between gold standard histology of radical prostatectomy and MRI. Investigations captured the significant differences in shape and volume of in vivo and ex vivo prostate using MRI. The developed multimodality fusion method was applied to a cohort of patients who underwent MRI prior surgery. Results showed a stratified underestimation of cancer volume by MRI. Clinical output resides in detection, stratification and surgical planning.The second part proposed some texture analysis of sequences and quantitative maps. As a multiparametric approach, the Entropy Score is applied in a pilot cohort at time of biopsy and showed some potential usefulness to select MRI targets without compromising detection of significant cancer. By positively correlating with the Gleason Score and the maximal core length of cancer, Entropy Score participates of stratification of cancer.The third part explored application of image registration in the longitudinal follow up of an emergent therapy, said focal (FT). As a conservative approach, FT induces very local deformation of the gland which appears to be appropriately modelled by non-rigid registration, then opening possibilities to guide further control biopsy and radiologic assessment