Comparaison de six méthodes de segmentation du volume tumoral sur la 18F-FDG TEP-TDM avec le volume de référence anatomopathologique dans les cancers bronchopulmonaires non à petites cellules

RésuméLa tomographie par émission de position (TEP) au 18F-FDG a prouvé son importance en cancérologie dans le bilan initial d’extension et dans l’évaluation de l’efficacité des thérapeutiques. Plusieurs études ont cherché à démontrer son utilité dans la définition des volumes tumoraux pour la radiothérapie conformationnelle dans les cancers bronchopulmonaires non à petites cellules. Certains auteurs ont proposé d’utiliser un seuil selon l’intensité de fixation du FDG, correspondant à 40 ou 50 % de l’intensité maximale. Black et al. ont proposé un calcul du contour par régression linéaire et selon l’index de consommation de glucose standard uptake value (SUV) (SUV seuil = 0,307 SUV moyen + 0,588). Nestlé et al. ont déterminé le seuil en prenant en compte le bruit de fond et en partant d’une intensité moyenne définie par un contour selon Imax 70 % (I seuil = βImoyen + Ibruit de fond avec β = 0,15). Dans le cadre d’une collaboration avec l’unité Inserm 618, notre étude a comparé les volumes définis sur la TEP par les différentes méthodes énoncées avec ceux définis sur le scanner par le radiothérapeute. Ces volumes ont été comparés au volume estimé de référence par analyse anatomopathologique. Quatre patients ont bénéficié d’un examen TEP TDM avec le 18F-FDG avant une chirurgie d’exérèse tumorale. Comparativement à l’anatomopathologie, les volumes définis par Imax 40 et Imax 50 sont tous sous-estimés. Les volumes déterminés par Black et al. sous-estimaient les tumeurs les plus volumineuses (n = 2) (15,8 et 22 %) et surestimaient les plus petites (n = 2) (17,9 et 82,9 %). La méthode de Nestlé et al. avec un β à 0,15 estime correctement les tumeurs les plus volumineuses mais surestime celles inférieures à 2 cm (79,6 et 124 %). Enfin, la formule de Nestlé et al. corrigée avec un β à 0,264 sous-estimait trois tumeurs. Le scanner utilisé en pratique courante estimait correctement une lésion, en sous-estimait une (de 32 %) et sur estimait les deux dernières (44 et 179,5 %). La méthode de Nestlé et al. semble donc la plus appropriée pour les tumeurs de plus de 2 cm de diamètre. À ce jour, aucune méthode n’évalue correctement les tumeurs de taille inférieure. Une correction de l’effet de volume partiel (fonction de la résolution des caméras TEP) doit être intégrée pour améliorer la segmentation des petites tumeurs, mais aussi des tumeurs proches d’adénopathies métastatiques ou du cœur ou de la paroi. Le but de cette segmentation est de déterminer les volumes tumoraux des cancers inopérables, supérieurs à 2 cm, qui seront traités par radiothérapie exclusive ou par radiothérapie et chimiothérapie. Notre étude est donc importante, car elle est la seule à comparer les différentes méthodes décrites dans la littérature en prenant pour volume de référence celui déterminé par l’analyse histologique sur poumon réexpandu.

The 18F-FDG TEP has demonstrated its importance in oncology, for initial extension and efficacy of antitumoral therapeutics. Several studies have attempted to prove its utility to define tumoral volumes for conformational radiotherapy in nonsmall cell lung cancers. Some authors have suggested the use of threshold of tumor intensity uptake with 40 or 50% of maximal intensity. Black et al. have determined contouring with linear regression formula of mean semi-quantitative index of tumor uptake (standard uptake value): SUVthreshold = 0.307 SUVaverage + 0.588. Nestlé et al. have taken into account the background noise intensity and mean intensity of the tumor: Ithreshold = βIaverage + Inoise with β = 0.15. Our study was done in collaboration with Inserm U618 team and has compared volumes defined on PETscan defined according to different methods based on intensity or SUV to the tumour volume determined on CT scan by radiophysicist. We have compared those volumes with histological volume that we considered for reference. Four patients have been included. They had 18F-FDG PETscan followed by complete tumoral removal surgery. Specific histological procedure allowed to define complete size of the tumor in reexpanded lung. Comparatively to pathology, the volumes obtained using Imax 40 and Imax 50 are all underestimated. The volumes defined by Black's et al. method are underevaluated for the two largest tumours (15.8% to 22%) and overestimated for the two smallest ones (17.9 to 82.9%). Nestlé's et al. method, using β = 0.15, correctly estimates two tumor volumes over 2 cm, but overestimates the two small tumors (79.6 to 124%). Finally, the corrected Nestlé's et al. formula (using β = 0.264) overestimates three tumours. Volumes defined on CT scan by radiophysicist are correct for one lesion, underestimated for one and overestimated for two other ones (44 and 179.5%). Nestlé's et al. method seems to be the most accurate for tumours over 2 cm of diameter. Today no method can correctly estimate the volume of smaller tumours. To improve those segmentation approaches, partial volume effect correction needs to be implemented for small tumours or tumours close to mediastinal local extension. The main indication of segmentation based on FDG PET is tumour greater than 2 cm for which treatment will be radiotherapy alone or radiotherapy associated with chemotherapy. Our study is important because it compares the different methods described in the literature with the reference histological volume of the tumor, which is the only way to validate tumor segmentation method.