Simulation Virtuelle Balistique des faisceaux

Simulation et contentions

Sandrine HUGER

Personne Spécialisée en

Radiophysique Médicale (PSRM)

[email protected]

mailto:[email protected]

Introduction

Traitement en radiothérapie implique :

1. Connaissance du volume cible et des organes à risques

(OARs)

2. Choix d’une balistique d’irradiation optimale

But :

- Délivrer une dose homogène aux volumes cibles => Obtenir un

contrôle local

- Limiter la dose aux OARs => Eviter des complications pour le

patient

Mise en œuvre d’une radiothérapie

conformationnelle, RCMI, Stéréotaxie

3

Positionnement immobilisation

du patient

Contrôles pré-traitement:

Imagerie

Contrôle fichier traitement

Acquisition des données anatomiques (CT scan)

Délinéation des volumes

Dosimétrie Mise en place des faisceaux d’irradiation

Prescription de

dose

Traitement

La chaine de traitement en radiothérapie

Définition des volumes, des champs d’irradiation, de tous les paramètres

de traitement sans que le patient soit présent

=> SIMULATION VIRTUELLE

Simuler sur un ordinateur les différentes étapes nécessaires à la

réalisation d’un traitement en radiothérapie

Une chaine de simulation virtuelle intègre :

- Un système d’imagerie utilisé spécifiquement pour la radiothérapie

- Une station de simulation virtuelle

Simulation virtuelle

5


du patient


Imagerie




Traitement


Prescription de

dose

Traitement

La chaine de traitement en radiothérapie Etapes de la simulation virtuelle

Reproductibilité du traitement de

radiothérapie

• Etalement du traitement en radiothérapie :

X séances => Positionnement du patient à chaque séance

• Simulation du traitement réalisée sur une imagerie considérant

l’anatomie du patient à un instant t0

Hypothèse que l’anatomie du patient est identique à chaque séance

Importance de la reproductibilité du traitement

Risque en radiothérapie :

- Si traitement non reproductible :

o risque de diminuer le contrôle locorégional

o d’éliminer la possibilité de guérir

o diminuer la qualité de vie des patients

7


du patient


Imagerie





Prescription de

dose

Traitement


Positionnement

Immobilisation du patient

• Choix du positionnement et de l’immobilisation du patient

position reproductible

• Choix du système de contention

Doit être adapté :

- à la localisation traitée

- au confort du patient

- à la technique de traitement : radiothérapie conformationnelle par modulation

d’intensité (RCMI), radiothérapie stéréotaxique …

- à la dose délivrée

• Connaître la reproductibilité du système de contention

• Objectifs de la contention :

Réduire les marges à appliquer autour du volume cible

+/- avec système d’imagerie utilisé pour la vérification du positionnement des

patients

• Choix d’un système de contention : Crâne

Positionnement


Masques thermoformés personnalisés

(3 points de fixation)

Cales pour s’adapter à la

courbure du patient

• Choix d’un système de contention : Tête et cou - médiastin

Positionnement


Masque thermoformé (5 points de fixation)

Bouchon

Menton relevé

• Choix d’un système de contention : pelvis

Positionnement


Masque thermoformé

Mousse genoux Cale pied

• Choix d’un système de contention : sein

Positionnement


Bras relevés au dessus de la tête

Mousse genoux

• Choix du système de contention : matelas à décompression

Positionnement


Personnalisation de la contention

Reproductibilité

Confort

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du patient


Imagerie




Traitement


Prescription de

dose

Traitement


• Imagerie scanner = imagerie de référence pour la

radiothérapie

• Systèmes d’acquisition des données anatomiques :

Simulateur – scanner

Scanner

Acquisition des données anatomiques

• Particularités du système d’imagerie

scanner dédié à la radiothérapie :

Plateau de table rigide

Diamètre du tunnel : 70 à 85 cm

Image avec contours externes (Choix du champ

de vue – FOV)

Coupes axiales jointives et perpendiculaires par

rapport au plan

Lien avec le logiciel de dosimétrie


Scanner

• Génère un volume 3D du patient

• Restitue les contours du patient sans déformation

• Bon contraste

• Bonne résolution spatiale

• Permet de prendre en compte les densités tissulaires du patient

• Génère des images digitales radiographiques – DRRs (Digital

Reconstructed Radiograph) de qualité


Scanner

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 1 2 3 4

UH

Densité électronique relative à l’eau

Constance des nombre CT

Air : -1000 UH

Poumon : -600 à – 900 UH

Eau : 0 UH

0s : + 700 à + 2000 UH

• Mise en place du patient :

Patient installé en position de traitement avec contention


Scanner

• Mise en place du patient:

Système de lasers pour alignement du patient

- Définition d’un isocentre de référence (coordonnées X, Y et Z) : 3 croix

dessinées à la peau (sur un masque, sur une contention)


Scanner

• Utilisation de marqueur radio-opaque sur l’isocentre de référence

visible sur l’imagerie scanner


Scanner

Patient en position de traitement avec contention

Acquisition d’une imagerie volumique

- Résolution spatiale et contraste < scanner

- Temps d’acquisition long (plus d’une minute)


Simulateur - scanner

Transfert des images

• Exportation des images du scanner ou du simulateur-scanner

vers le logiciel de dosimétrie (format DICOM).

• Logiciel de dosimétrie:

• Reconstruction en 3D du patient

• Visualisation des vues sagittales, coronales, frontales, obliques

• Délinéation des volumes

• Mise en place de la balistique d’irradiation

• Calcul de la distribution de dose : vérification du respect des doses aux

volumes d’intérêt

23


du patient


Imagerie




Traitement


Prescription de

dose

Traitement



• Sur chaque coupe axiale :

Délinéation des contours externes du patient

Délinéation des volumes cibles

Délinéation des organes à risque

• Outils pour la délinéation :

Contourage manuel ou automatique

Atlas anatomique

Outils 4D


• Aide à la précision de la délinéation des volumes d’intérêt

Fenêtre de visualisation

Zoom de visualisation


• Aide à la précision de la délinéation des volumes d’intérêt

Imagerie multi-modalité :

- Aide pour la délinéation des volumes cibles et/ou OARs

- Augmente la précision de la délinéation

+ logiciel de recalage d’images et logiciel de fusion

Validation médicale indispensable +++++

Localisation encéphale


Localisation poumon


29


du patient


Imagerie




Traitement


Prescription de

dose

Traitement


Définir :

- Qualité des faisceaux d’irradiation

- Nombre de faisceaux

- Porte d’entrée et orientation des faisceaux

- Forme des champs d’irradiation

Mise en place des faisceaux d’irradiation

Outil de simulation virtuelle

Visualisation en 3D des faisceaux d’irradiation sur

l’anatomie 3D du patient


Module 3D dynamique

Représentation en temps réel du volume cibles et

des OARs en fonction de l’orientation du bras de

l’accélérateur et de la table

Recherche visuelle de la meilleure géométrie

d’irradiation par l’utilisateur

Mise en place des faisceaux d’irradiation Outils de simulation virtuelle

Beam’s eyes view : BEV

Visualisation des structures anatomiques par un

observateur situé à l’origine du faisceau

• Choisir l’incidence du faisceau optimale couvrant le volume cible

tout en excluant les OARs

• Définir la forme du champ d’irradiation autour du PTV avec une

marge donnée


DRR = Digital Reconstructed Radiograph

Image analogue à un cliché radiologique

calcul d’une DRR pour chaque incidence de faisceau


Room’s view :

Vue de l’enveloppe du faisceau sur une

représentation 3D du patient par un observateur

placé dans la salle.


• Vue globale de la technique envisagée (recoupe,

divergence des faisceaux)


• Vue globale de la salle


Mise en place des faisceaux d’irradiation Balistique Prostate

Mise en place des faisceaux d’irradiation Balistique Sein

Mise en place des faisceaux d’irradiation Balistique Encéphale

Optimisation géométrique

Optimisation dosimétrique


Valider sur le patient réel la balistique

définie sur le patient virtuel

Contrôle de qualité de la simulation virtuelle

• Comparaison visuelle de l’imagerie de contrôle avec

l’imagerie de référence (DRR)


• Validation de la forme des champs, des dimensions de champs


Conclusion

• Simulation virtuelle : étape indispensable à la

préparation du traitement d’un patient en radiothérapie

• Intègre :

L’immobilisation du patient : reproductibilité du traitement

L’acquisition des données anatomiques

La délinéation des volumes : validation médicale

indispensable

Mise en place de la balistique d’irradiation : importance de la

connaissance des logiciels de dosimétrie

• Autres moyens associés :

Réseau

Système de planification des traitements

Accélérateurs

Programme de contrôle de qualité

+ moyens humains

Equipe pluridisciplinaire :

- Radiothérapeute

- Dosimétriste, Manipulateur

- Physicien

- Radiologue

Conclusion

Documents

Simulation Virtuelle Balistique des faisceaux