LA R ADIOTHÉRAPIE EXTERNE : TECHNIQUES C Verry Mars 2012

LA RADIOTHÉRAPIE LA RADIOTHÉRAPIE EXTERNE : EXTERNE :

TECHNIQUESTECHNIQUES

C VerryMars 2012

QUELS SONT LES OBJECTIFS DE LA RADIOTHÉRAPIE ?

Stériliser la tumeurCondition d’une survie prolongéeMeilleure couverture tumoraleNouvelles balistiquesEscalade de dose

Supprimer les complicationsProtéger les tissus sains : œsophage,

poumon…Utiliser les facteurs prédictifs de toxicité

(DVH)2

COMMENT ATTEINDRE CES OBJECTIFS ?

Optimiser la précision et la reproductibilité de la radiothérapie

Optimiser la visualisation des structures anatomiques

Optimiser la définition des volumes cibles Optimiser la balistique et la dosimétrie Evaluer la qualité de la conformation Réduire la toxicité Augmenter la dose

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RADIOTHÉRAPIE 1D

Irradiation des lésions superficielles comme les cancers de la peau

Calcul par rapport à la profondeur de la lésion Mise en place direct et sans préparation sous appareil du

traitement ou à l’aide d’un simulateur

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RADIOTHÉRAPIE 2D

Planification de la radiothérapie par rapport à la profondeur de la lésion dans 2 plans sagittal et coronal (traitement à mi-diamètre ou à une profondeur donnée)

Installation géométrique à l’aide d’un Simulateur et l’imagerie orthogonale par rapport aux repères anatomiques (les os)

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RADIOTHÉRAPIE 2DLES AVANTAGES

Traitement des tumeurs en volume

Simple et facilement reproductible 6

RADIOTHÉRAPIE 2DLES INCONVÉNIENTS

Manque de précision du ciblage. Pas de connaissance possible de la dose délivrée aux OAR

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Le volume d’irradiation identique chez différents patients sans prendre en considération les caractéristiques anatomiques individuelles.

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Des protections focalisées peu précises par défaut de visualisation des OAR

Nécessite une manipulation par les MER, une confection…

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Basée sur les données d’imagerie par scanner

Le premier pas vers la radiothérapie de précision

Améliorée après l’invention du scanner spiralé qui a permis la reconstruction des organes en 3 dimensions.

Radiothérapie de Conformation 3D

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LE SCANNER DOSIMÉTRIQUE

Consiste à faire un scanner de la zone d’intérêt hors diagnostic

Fabrication du matériel de contention (masque ORL, appui bras…), l’objectif est de retrouver tous les jours la même position.

Mise en place de marque sur le patient ou sur le masque.

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LE SCANNER DOSIMÉTRIQUE

Acquisition des données anatomiques

Coupe tous les 2-3 mm +/- injection selon la clairance et selon les besoins

Transfert des données sur les consoles dosimétriques

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ACQUISITION D’IMAGES AVEC RECONSTRUCTION

TRIDIMENSIONNELLE

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PLAN DE COUPE AXIALE TRANSVERSE

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LE CONTOURAGE = LA DÉLINÉATION

Définir le volume cible

Contourer la tumeur (GTV)

Évaluer la maladie microscopique (CTV)

Evaluer la mobilité des organes (ITV)

Définir l’incertitude du repositionnement et

l’incertitude du faisceau en bordure de

champs (PTV)

Définir les OAR15

LES VOLUMES À PRENDRE EN CONSIDÉRATION

( RAPPORT ICRU 50 ET 62)

- GTV et CTV sont des volumes qui relèvent de la maladie (1, 2)

- ITV et PTV relèvent de contraintes techniques (3, 4)

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GTV (GROSS TUMOR VOLUME )

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CTV (CLINICAL TARGET VOLUME)

GTV + extension microscopique

Microscopic extension in adenocarcinoma and in squamous cell

carcinoma (lung cancer).

Giraud P et al. IJROBP 2000

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CTV (CLINICAL TARGET VOLUME)

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ITV=INTERNAL TARGET VOLUME

Marge liée au déplacement du volume cible intra ou inter-fractions

Evaluation des déplacements d’une tumeur thoracique (respiration)

Evaluation du déplacement d’une tumeur prostatique localisée (distension rectale)

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MOUVEMENTS DES ORGANES INTRATHORACIQUES

GIRAUD, ET AL. IJROBP 2001

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PTV= PLANNING TARGET VOLUME

Volume cible prévisionnel Il s’agit du volume le plus large, tenant

compte de toutes les incertitudes, et sur lequel s’effectue l’étude dosimétrique permettant de définir le plan de traitement.

Il tient compte de l’ITV (erreurs aléatoires) et des erreurs de repositionnement (systématique)

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PTV doit entre contenu dans l’isodose 95% et ne doit pas dépasser 107 % de la dose prescrite.

Il s ’agit en pratique d’un compromis entre la dose délivrée au PTV et la tolérances aux OAR

Différents PTV peuvent exister au cours d’une planification de traitement

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LA DOSIMÉTRIE

Consiste à choisir la balistique pour irradier au mieux la tumeur en protégeant les tissus sains

La dosimétrie 3D doit essayer d’avoir un index de conformité élevé

Utilisation de programmes informatiques sophistiqués

Mise en place de collimateur multi-lames

Transfert des données aux consoles de TTT.

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DOSIMETRIE 4 FAISCEAUX ORTHOGONAUX

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CONTOURS DES VOLUMES IRRADIÉS ET PRÉSENTATION DES 6 FAISCEAUX.

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DOSIMETRIE FINALE

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HISTOGRAMME DOSE-VOLUME

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INDEX DE CONFORMITÉ

Un tel indice est défini comme le rapport du volume traité au volume–cible prévisionnel et peut être utilisé comme l’un des éléments du processus d’optimisation. La radiothérapie conformationnelle devrait conduire à une valeur de cet indice proche de 1 .

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OPTIMISER LA BALISTIQUE ET LA DOSIMÉTRIE

Dans la balistique classique, les faisceaux antéro-postérieurs sont la principale cause d’irradiation des tissus sains : poumon, œsophage, moelle

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COMMENT AMÉLIORER LA CONFORMATION ?

1/ AUGMENTER LE NOMBRE DES FAISCEAUX2/ TRAITER TOUS LES FAISCEAUX LE MÊME

JOUR

PTV

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Séquentielle (2 + 2)Séquentielle (2 + 2) Séquentielle (2 + 3)Séquentielle (2 + 3) Simultanée (5 fx)Simultanée (5 fx)

EVOLUTION DU FACTEUR DE CONFORMATION

EN FONCTION DE LA BALISTIQUE

FC = 0.14 FC = 0.15 FC = 0.55

6 3 Gy en 7 semaines et 35 fractions

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LA TECHNIQUE À 5 FAISCEAUX

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DIFFÉRENCE 2D ET 3D

Centrage sur repères osseux ou cliniques

Incertitude de centrage => protections limitées

Balistique simple (2 à 4 fx) Calcul 2 D Ignorant les hétérogénéités

de densité des tissus Caches fixes

Transfert manuel des données

Commandes séparées et manuelles table/appareil

Gammagraphies

PR

EPA

RA

TIO

N

Contention rigide Centrage sur imagerie

numérisée Centrage précis = protection

accrue des tissus sains

Balistique complexe (>4 fx) Calcul 3D Intégrant la densité réelle

des tissus irradiés Collimateur multi-lames

mobiles

Transfert informatique Automation des

mouvements table/appareil Imagerie portale

CA

LCU

LTR

AIT

EM

EN

T

2D 3D

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RÉALISATION DU TRAITEMENT

Séances quotidienne en générale (5/semaine)

Surveillance balistique (imagerie portale)

Surveillance clinique et para-clinique hebdomadaire durant le TTT

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37

38

39

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SURVEILLANCE POST-THÉRAPEUTIQUE

Contrôle de la tumeur (récidive locale, M+)

Traitement des effets secondaires et recherche de complications ou de séquelles

Recherche d’un autre cancer (cancer métachrone)

Surveillance des mesures d’hygiène de vie (alcool, tabac)

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EVOLUTIONS DE LA RADIOTHÉRAPIE EXTERNE

Limitation de la dose délivrée à la tumeur du fait des OAR (RCMI)

Mobilité de la cible (Blocage respiratoire, RPM=Real-time Position Management)

Manque de reproductibilité du positionnement quotidiennement (exatrac)

Mouvement de l’organe cible inter-fraction (IGRT)

Adapter le volume irradié au volume tumoral (ART) 43

RADIOTHÉRAPIE DE CONFORMATION AVEC MODULATION D’INTENSITÉ

(RCMI, IMRT) Définition/principe

variation spatiale volontaire de la dose(dite fluence)

à l'intérieur d'un faisceau,au cours d'une même séance.

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OBJECTIF DE LA RCMI

Améliorer la conformité entre le VC et le volume irradié

VC concave ou convexe zones de faible dose incluses dans des zones à doses plus

élevées

Homogénéiser la dose au sein du VC Créer des gradients de dose plus élevés dans

des zones précises Protection des organes à risques

Incrément de dose délivrée45

SPÉCIFICITÉ DE LA RCMI

En radiothérapie classique c’est l’utilisateur qui DOIT S ’ADAPTER aux caractéristiques figées du faisceau.

En modulation d’intensité, les caractéristiques des faisceaux SONT ADAPTABLES aux contraintes volumiques ou dosimétriques des organes cibles et à risques.

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PLANIFICATION DIRECTE

?

En radiothérapie classique, on a les profils d'intensité connu et on regarde la distribution de dose qui en découle.

L‘orientation, le poids, les modificateurs de chaque faisceau sont ajustés jusqu’à l’obtention d’une distribution de dose satisfaisante.

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PLANIFICATION INDIRECTE

En intensité modulée, on connaît les contraintes physiques et on calcule les profils d'intensité.

?

?

?

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RÉALISATION

CT Image

Definition des volumes

Definition des champs

Calcul Dose

Optimisation manuelle

Planification Directe

Validations des critères

(95/107%, HDV,…)

Definition des volumes *

Definition des champs *

Parametres Cliniques *

Optimisation *Automatique

Calcul Dose

Validations des critères

(95/107%, HDV,…)

CT Image

Planification Inverse

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PARAMÈTRES CLINIQUES

Il s’agit de contraintes que l’on fixe sur les HDV

Contraintes « dures »: OAR, la moelle le tronc cérébrale

Contraintes « molles »: pas plus de 25% de la paroi rectale ne doit recevoir une dose supérieure à 65 Gy

Applications de pénalités ~ pondérations

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BALISTIQUE PROSTATE

Prostate : 2 temps de traitement

1er temps : 0 => 56 Gy 5 faisceaux coplanaires, non

opposés 0°, 60°, 145°, 215°, 300°

2nd temps : 56 => 20 Gy 5 faisceaux coplanaires, non

opposés 180°, 100°, 30°, 330°, 260°

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MEILLEURE COUVERTURE DU VOLUME CIBLE

IMRT RTC

EXEMPLE

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EN PRATIQUE

Fenêtre glissante Step & Shoot53

NOTION DE DOSE DE TOLÉRANCE NOTION DE DOSE DE TOLÉRANCE AUX OARSAUX OARS

OAROAR : tissu sain à proximité du volume cible à irradier

RadiosensibilitéRadiosensibilité dépend de :- l’organeorgane lui-même- des pathologies associéespathologies associées : diabète, atteinte vasculaire, atélectasie - télangiectasie,… - de l’âge, de sensibilité individuelle- des traitements associéstraitements associés : chimiothérapies, thérapies ciblées, chirurgie

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TOLÉRANCE PRÉCOCE ET TOLÉRANCE PRÉCOCE ET TARDIVETARDIVE

Précoce Précoce : tissus à renouvellement renouvellement rapiderapide (peau, muqueuses) ; effets secondaires réversibles dans les 3 mois

Tardive Tardive : principal facteur limitant de la radiothérapie et est consécutive à l’atteinte de tissus à renouvellement renouvellement lentlent (muscles, nerfs, moelle,…) lésions de fibrose, d’atteintes de la microvascularisation

Conséquences Conséquences : variables selon tissu, dose, volume irradié ; d’intensité modérée à très grave établissement d’un score de toxicitéscore de toxicité : grade 1 à 5 (CTCAE)

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NOMBREUX OARS EN NOMBREUX OARS EN RADIOTHÉRAPIE ORLRADIOTHÉRAPIE ORL

Moelle Moelle Tronc cérébralTronc cérébral

Œil, rétine, nerfs optiquesŒil, rétine, nerfs optiques ParotidesParotides

LarynxLarynx Os (mandibule – maxillaire), dentsOs (mandibule – maxillaire), dents

Muscles pharyngésMuscles pharyngés Chiasma optiqueChiasma optique

PeauPeau Nerfs périphériques (paires crâniennes, Nerfs périphériques (paires crâniennes,

plexus brachial)plexus brachial) Articulations temporo-mandibulairesArticulations temporo-mandibulaires

Oreille moyenneOreille moyenne 56

EXPRESSION DE LA DOSE DE EXPRESSION DE LA DOSE DE TOLÉRANCE :TOLÉRANCE :

NTCP NTCP (normal tisssue complication probability) : (normal tisssue complication probability) : probabilité de complications en simplifiant les doses probabilité de complications en simplifiant les doses reçues en dose uniforme reçue sur 1/3, 2/3, 3/3 de reçues en dose uniforme reçue sur 1/3, 2/3, 3/3 de l’organe et exprimées en Gy. l’organe et exprimées en Gy.

TD 5/5TD 5/5 : 5% de complications sévères à 5 ans (sur 1/3, 2/3, : 5% de complications sévères à 5 ans (sur 1/3, 2/3, ou la totalité de l’organe)ou la totalité de l’organe)

TD 50/5TD 50/5 : 50% de complications sévères à 5 ans (sur 1/3, : 50% de complications sévères à 5 ans (sur 1/3, 2/3, ou la totalité de l’organe)2/3, ou la totalité de l’organe)

données encore en discussion (en grande partie données encore en discussion (en grande partie théoriques)théoriques)

Ref : Emami 1991, Int J Radiat Oncol Biol Phys: 21; 109- 122Ref : Emami 1991, Int J Radiat Oncol Biol Phys: 21; 109- 122

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OrganeOrgane TD 5/5 TD 5/5

1/31/3TD 5/5 TD 5/5

2/32/3TD 5/5TD 5/5

3/33/3TD5 0/5TD5 0/5

1/31/3TD 50/5TD 50/5

2/32/3TD 50/5TD 50/5

3/33/3Effets Effets tardifs tardifs

≥ ≥ grade 3grade 3

ParotideParotide -- 3232 3232 -- 4646 4646 xérostomiexérostomie

ATMATM 6565 6060 6060 7777 7272 7272 trismustrismus

Moelle (5 à 10cm)Moelle (5 à 10cm) 5050 5050 5050 7070 7070 7070 myélitemyélite

Tronc cérébralTronc cérébral 6060 5353 5050 -- -- 6565 NécroseNécrose

Nerfs OptiquesNerfs Optiques -- -- 5050 -- -- 6565 CécitéCécité

LarynxLarynx 7979 7070 7070 9090 8080 8080 NécroseNécrose

OreilleOreille 5555 5555 5555 6565 6565 6565 OtiteOtite

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HDV : méthode la plus détaillée pour décrire les doses reçues par les OARs

Organes en série : une dose élevée sur un petit volume est toxique ; on utilise donc la Dose max (ex : moelle)Organes en parallèle : on détermine des % Y de volume de l’organe dans lesquels on ne doit pas dépasser une dose X : VX ≤ Y ex : dans le poumon ( V30 < 20 et V20 < 30 )Dose moyenne : utile pour certains organes Ex : parotide ≤ 30 Gy

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CONSENSUS SUR LES DOSES DE CONSENSUS SUR LES DOSES DE TOLÉRANCE EN ORLTOLÉRANCE EN ORL

Parotide controlatérale Dmoy<30Gy ; V26≤50%

Tronc cérébral Dmax 50Gy

ATM Dmax 65Gy

Moelle Dmax 45 Gy

Larynx Dmax 20Gy

Chiasma Dmax 54Gy

Oeil Dmoy <35Gy

Oreille Dmax 50-55Gy

Ref : Guide Procédures 2007

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« Primum non nocere » mais il faut aussi donner aux patients le

maximum de chances de guérison !

Encore beaucoup de travail pour concilier les objectifs et réduire le risque de séquelles invalidantes

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PERSPECTIVES

Plus les tumeurs seront diagnostiquées précocement, plus le contrôle de la maladie systémique fera des progrès et plus grande sera la place de la radiothérapie dans le traitement des cancers au service de la guérison locale la moins délabrante possible

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Documents

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