Développement et validation d'un modèle cardiaque adaptable à l'âge avec des sous-structures pour la dosimétrie dans les études sur les effets tardifs des survivants du cancer chez l'enfant

Résumé

Contexte et objectif

La radiothérapie est un facteur de risque de maladie cardiaque tardive chez les enfants survivants d'un cancer. Plusieurs études de cohortes pédiatriques ont établi des modèles de réponse de la dose au cœur entier et de la dose-volume. Des données émergentes suggèrent que la dose aux sous-structures cardiaques pourrait être plus prédictive que les mesures du cœur entier. Afin de développer des modèles dose-réponse aux sous-structures, le modèle cardiaque précédemment utilisé pour la dosimétrie des cohortes pédiatriques devait être amélioré et les sous-structures délimitées.

Méthodes

Pour améliorer notre modèle cardiaque, nous avons combiné la capacité d'adaptation à l'âge de notre fantôme informatique avec les modèles cardiaques anatomiquement délimités (avec sous-structures) d'une série internationale de fantômes humanoïdes. Nous avons examiné la similarité/le chevauchement des volumes cardiaques entre les fantômes enregistrés et échelonnés selon l'âge (1, 5, 10 et 15 ans) avec le modèle cardiaque amélioré et les fantômes de référence du même âge ; le coefficient de similarité des dés (DSC) et le coefficient de chevauchement (OC) ont été calculés pour chaque paire appariée. Pour évaluer la précision de notre modèle cardiaque amélioré, nous avons comparé les doses provenant de la planification par tomographie assistée par ordinateur (vérité terrain) aux doses cardiaques reconstruites. Nous avons également comparé les doses calculées avec les modèles cardiaques antérieurs et améliorés pour une cohorte de près de 5000 enfants survivants d'un cancer.

Résultats

Nous avons mis au point un modèle cardiaque réaliste comportant 14 structures, évolutif sur une large tranche d'âge (1-15 ans) ; la DSC et l'OC moyens étaient respectivement de 0,84 ± 0,05 et 0,90 ± 0,05. La différence moyenne en pourcentage entre les doses cardiaques moyennes reconstruites et la vérité terrain était de 4,2 %. Dans l'analyse dosimétrique de la cohorte, les métriques de dose et de dose-volume étaient inférieures d'environ 10 % en moyenne lorsque le modèle cardiaque amélioré était utilisé pour les reconstructions de dose.

Conclusion

Nous avons mis au point et validé avec succès un modèle cardiaque anatomiquement réaliste, échelonnable selon l'âge, qui peut être utilisé pour établir des modèles dose-réponse de sous-structure pour les maladies cardiaques tardives dans les cohortes de survivants de cancers infantiles.