Apprentissage profond pour le contour automatique des volumes tumoraux primaires par IRM dans le carcinome nasopharyngé

Contexte Le carcinome nasopharyngé (NPC) peut être guéri par radiothérapie. La proximité de la tumeur avec des structures critiques exige une grande précision dans la délimitation tumorale afin d’éviter les toxicités liées à la radiothérapie ; cependant, le contourage de la cible tumorale pour la radiothérapie de la tête et du cou est une tâche intensive en main-d’œuvre et très variable entre les oncologues radiothérapeutes. Objectif Construire et valider un outil de contourage par intelligence artificielle (IA) pour automatiser le contour du volume tumoral grossier (GTV) primaire chez les patients atteints de NPC. Matériels et méthodes Dans cette étude rétrospective, des jeux de données IRM couvrant le nasopharynx de 1021 patients (âge médian, 47 ans ; 751 hommes, 270 femmes) atteints de NPC entre septembre 2016 et septembre 2017 ont été collectés et divisés en cohortes d’entraînement, de validation et de test de 715, 103 et 203 patients respectivement. Les contours du GTV ont été délimités pour les 1021 patients et définis par consensus de deux experts. Un réseau neuronal convolutif tridimensionnel a été appliqué à 818 jeux de données IRM d’entraînement et de validation pour construire l’outil IA, qui a été testé sur 203 jeux de données IRM indépendants. Ensuite, l’outil IA a été comparé à huit oncologues radiothérapeutes qualifiés dans une évaluation multicentrique utilisant un échantillon aléatoire de 20 examens IRM de test. Le test de Wilcoxon pour paires appariées a été utilisé pour comparer la différence du coefficient de similarité de Dice (DSC) avant et après l’assistance IA. Résultats Les contours générés par l’IA ont démontré un haut niveau de précision comparés aux contours de référence sur les 203 patients testés (DSC, 0,79 ; différence moyenne de distance à la surface de 2,0 mm). Lors de l’évaluation multicentrique, l’assistance IA a amélioré la précision du contourage (cinq oncologues sur huit ont eu un DSC médian plus élevé après assistance IA ; DSC médian moyen, 0,74 vs 0,78 ; P Matériel complémentaire en ligne disponible pour cet article. Voir aussi l’éditorial de Chang dans ce numéro.