EDF Nov 2014

L’UTILISATION MÉDICALE DES RAYONNEMENTS

IONISANTS

Professeur Vincent GREGOIRE MD, PhD, hon. FRCR

Service de Radiothérapie-oncologique, Cliniques Universitaires St-Luc et Université catholique de Louvain, Bruxelles, Belgique

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Rayons X

Découverte des Rayons X par Conrad Roentgen fin 1895.

Utilisés à toutes sortes de fins, médicales et non médicales, de

nombreux accidents sont rapportés dès 1896, puis des

cancers de la peau un peu plus tard.

1845-1923

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3

Une des premières radiographies…

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Utilisations ludiques… Radiguet & Massiot produisent des tubes à rayons Roentgen. Radiguet organise des séances de néo-occultisme en parsemant une pièce d’objets couverts d’une émulsion fluorescente. Tout le monde trouve cela très drôle (ou effrayant).

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1914-1918 Les petites Curie

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Opérations sous la tente pratiquées avec la voiture Massiot

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1914-18

Tenue de protection d’un manipulateur anglais

Radiographies pour localiser

des projectiles ou éclats

d’obus

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Rayons X

Découverts en 1895 et immédiatement appliqués au

traitement du cancer. Pourquoi?

Parce que la chirurgie était la seule option, et elle était

dangereuse…

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Dose “peau” en R Courtesy of John Schreiner, Kingston Regional Cancer Centre, Ontario

< 1950

Les prémices de la radiothérapie

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2-D Planning

≈ 1960

< 1950

Son évolution…

Courtesy of John Schreiner, Kingston Regional Cancer Centre, Ontario

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Rx 6 MV 40 Gy

Rx 6 MV 30 Gy

Rx 6 MV 50 Gy

Elect 8 MeV 10 Gy

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Tomographie computerisée (CT) Reconstruction volumétrique à partir d’un grand nombre de vues planaires décalées de quelque degrés, et toutes centrées sur un même axe.

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1971: première image CT scan

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2-D Planning

≈ 1960

3-D Conformal

≈ 1990

< 1950

Son évolution…

Courtesy of John Schreiner, Kingston Regional Cancer Centre, Ontario

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Adenocarcinome du rectum

vessie

tumeur

ganglion

marge (PTV)

Identification des organes et de la tumeur Sur chaque coupe de CT scan (30-40)

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Reconstruction 3D

Intestin grêle

vessie

CTV

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2-D Planning

≈ 1960

3-D Conformal

≈ 1990

IMRT

≈ 2000

< 1950

Son évolution…

Courtesy of John Schreiner, Kingston Regional Cancer Centre, Ontario

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L’accélérateur tourne (3 tour/min) pendant que la table « défile » dans l’ouverture

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Oropharyngeal SCC T2-N0-M0 SIB-IMRT: 30x2.3 Gy

30x1.85 Gy

PRV Spinal cord

Left parotid Right parotid

Larynx

PTV 55.5 Gy

PTV 69 Gy

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Faits et mythes en oncologie

Chimiothérapie

Chirurgie

Chirurgie + radiotherapie Radiotherapie

Récidive locale

Récidive à distance

37%

18%

5% 22%

6% 12%

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2-D Planning

≈ 1960

3-D Conformal

≈ 1990

IMRT

≈ 2000

Dose Painting

> 2014

< 1950

Son évolution…

Courtesy of John Schreiner, Kingston Regional Cancer Centre, Ontario

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Le PET (tomographie par émission de positrons)

L’émission des deux rayons γ est coaxiale et simultanée. L’analyse des signaux repère ces caractéristiques et « relocalise » l’endroit de la désintégation.

Fluor 18

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Le PET (tomographie par émission de positrons)

Le fluoro-déoxyglucose est le traceur de choix. Les cellules cancéreuses sont hypoxiques. Elles tirent leur énergie du glucose, plutôt que de l’oxygène. Elles captent jusqu’à 1000 fois plus de glucose. Une captation normale est enregistrée au niveau du cœur, des reins et de la vessie.

EDF Nov 2014 S. Differding, 2012

Hétérogénéité tumorale

Oropharynx: T4b-N0-M0 – FDG-PET-CT

EDF Nov 2014 S. Differding, 2012

Hétérogénéité tumorale

Oropharynx: T4b-N0-M0 – FDG-PET-CT

EDF Nov 2014

Dose-painting

S. Differding, 2012

Oropharynx: T4b-N0-M0 – FDG-PET-CT

EDF Nov 2014 S. Servagi, 2013

Variabilité biologique

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CT MRI (T2) FDG-PET

PRE-R/

WEEK 3

WEEK 5

(Week 2)

(Week 4)

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La protonthérapie…?

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Quel est l’avantage?? •  La masse des protons est bien plus

grande que celle des électrons •  Moins de diffusion latérale (donc moins de

dispersion)

•  Le trajet est limité par l’énergie •  Et donc la dose est localisée à la

profondeur voulue.

•  La dose est très élevée en fin de trajet (pic de Bragg).

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(a) IMPT

(b) IMXT

(c) DIFFERENCE

(x-rays - protons)

0 5.4

11

16

22

27

32

44

Diff (G

y)

Image from M. Goitein, Radiation Oncology: A physicist's-eye-view Springer, 2007.

IMRT et IMPT pour un sarcome d’Ewing

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Indication principale: pédiatrie

2000 2001 2003

leukemia 85 108 90

lymphoma 39 43 34

Embryonal tumours

52 54 63

CNS 94 68 65

Bone 15 18 24

STS 35 34 35

total 320 325 313 Medulloblastome chez un

enfant de 5 ans 4 MV photons vs. protons

Recrutement potentiel en Belgique de ± 100 cas/ selon les pratiques actuelles

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Maladie de Hodgkin, stade IIB

Dose %

< 1 Gy Moelle épinière 41 Gy 26 Gy Intestin 39 Gy < 1 Gy Moelle oseuse 40 Gy

dose aux organes

Courtesy of Prof. Debus, University Clinic of Heidelberg

Conventional Carbon

EDF Nov 2014 Hergé, 1954