Cancer ORL: Planification et organes à risque en tomothérapie N.Sissaoui C ENTRE S IDI A BDELLAH C ANCÉROLOGIE 16/09/17 1

Le rôle de la technologie dans la prise en charge du cancer ORL en radiothérapie 16/09/17 1- Délinéation du volume cible : CT, IRM, [ 18 F] Fluorodyoxyglucose PET 2- Optimisation de la dose : planification inverse -IMRT : le standard -IMRT volumétrique: Tomothérapie, RapidArc et VMAT 3- Positionnement et Réduction des marges d’erreur : Imagerie  IGRT 4- Changements anatomiques et adaptation du plan de traitement durant la radiothérapie : évolution de l’IGRT vers la radiothérapie adaptative 1- Délinéation du volume cible : CT, IRM, [ 18 F] Fluorodyoxyglucose PET 2- Optimisation de la dose : planification inverse -IMRT : le standard -IMRT volumétrique: Tomothérapie, RapidArc et VMAT 3- Positionnement et Réduction des marges d’erreur : Imagerie  IGRT 4- Changements anatomiques et adaptation du plan de traitement durant la radiothérapie : évolution de l’IGRT vers la radiothérapie adaptative 2

Le rôle de la technologie dans la prise en charge du cancer ORL en radiothérapie 1- Délinéation du volume cible : CT, IRM, [ 18 F] Fluorodyoxyglucose PET 2- Optimisation de la dose : planification inverse -IMRT : le standard -IMRT volumétrique: Tomothérapie, RapidArc et VMAT 3- Positionnement et Réduction des marges d’erreur : Imagerie  IGRT 4- Changements anatomiques et adaptation du plan de traitement durant la radiothérapie : évolution de l’IGRT vers la radiothérapie adaptative 1- Délinéation du volume cible : CT, IRM, [ 18 F] Fluorodyoxyglucose PET 2- Optimisation de la dose : planification inverse -IMRT : le standard -IMRT volumétrique: Tomothérapie, RapidArc et VMAT 3- Positionnement et Réduction des marges d’erreur : Imagerie  IGRT 4- Changements anatomiques et adaptation du plan de traitement durant la radiothérapie : évolution de l’IGRT vers la radiothérapie adaptative 16/09/17 Totalement Intégrés dans un appareil dédié : la tomothérapie 3

1993 Thomas R. Mackie er patient traité, UWI éres utilisations cliniques 2010 ~ 280 unités de tomo installées 2017: > 600 Naissance et développement de la Tomo 16/09/17 4

Naissance et développement de la Tomo 1993 Thomas R. Mackie er patient traité, UWI éres utilisations cliniques 2010 ~ 280 unités de tomo installées 2017: > 600 Les deux unités tomo HDA : premières en Algérie et en Afrique installées à Sidi Abdellah Les deux unités tomo HDA : premières en Algérie et en Afrique installées à Sidi Abdellah 16/09/17 5

Géométrie de la Tomo (Avec option Dynamic) 16/09/17 (64 lames, 0.6 cm à l’iso) 6

16/09/17 IMRT rotationnelle Traitement par coupe du volume cible La technique hélicoïdale 7

++offre jusqu’à 135 cm de longueur de traitement sans jonction 16/09/17 La technique hélicoïdale +++Vérif. Positionnement par imagerie 3D MVCT 8

1 faisceau 51 faisceaux 25 faisceaux 17 faisceaux 11 faisceaux 5 faisceaux - Vitesse de rotation nominale de 12 sec  temps trt réduit; - 1 seule rotation  51 faisceaux (chaque 7°)= 3264 beamlets disponibles pour l’optimisation des plans ORL les plus complexes. Exemple : cas ‘‘PTV-OAR donut’’ Traitement ORL  IMRT volumétrique 16/09/17 9

10 Cas Patient pediatrique

16/09/17 Prescription de doses pour l’ORL Classique : 70 Gy, 2Gy/fraction, 35 fractions / 7semaines 11

Classique : 70 Gy, 2Gy/fraction, 35 fractions / 7semaines 16/09/17 Prescription de doses pour l’ORL À l’ère de l’IMRT : Schéma : – Soit 2Gy/fr. en 6 Fractions/semaine (DAHANCA) – Soit Gy/fr. en 5 fractions/semaine 12

Classique : 70 Gy, 2Gy/fraction, 35 fractions / 7semaines 16/09/17 Prescription de doses pour l’ORL À l’ère de l’IMRT : Shéma : – Soit 2Gy/fr. en 6 Fractions/semaine (DAHANCA) – Soit Gy/fr. en 5 fractions/semain SIB (boost intégré): Gy / 56 Gy en 32 fractions 2.16 Gy / 1.75 Gy par fraction  Gain de survie sans maladie 13

Pour le cancer ORL, la dose curative élevée et la proximité du volume cible aux OAR requièrent un fort gradient de dose entre le volume cible et organes sains adjacents, d’où la nécessité de : la précision du positionnement : Masques thermoformés pour l’immobilisation; Repositionnement basé sur l’imagerie; La réduction des marges si la technologie le permet et faire de l’IGRT avec la fréquence recommandée Or.. 16/09/17 14

16/09/17 Est-elle indispensable? À quelle fréquence ? Le temps nécessaire? IGRT avec la tomothérapie 15

Introduction à l’IGRT Précision de localisation du volume cible et les OAR ( ex : imagerie pré-traitement) Maitrise de l’incertitude sur le set-up, Connaître et réduire le mouvement des organes (recalage, radiothérapie adaptative) IGRT Réduction sur les marges autour du PTV (ex : de 5mm à 3mm pour ORL) Augmenter la dose et/ou la dose par fraction (ex : boost intégré SIB) Amélioration du control tumoral Moins de dommages collatéraux sur les OAR + 16/09/17 16

Précision de localisation du volume cible et les OAR ( ex : imagerie embarqué) Maitrise de l’incertitudes sur le set-up, Connaître et réduire le mouvement des organes (recalage, radiothérapie adaptive) IGRT Réduction sur les marges autour du PTV (ex : de 5mm à 3mm pour ORL) Augmenter la dose et/ou la dose par fraction (ex : boost intégré SIB) Amélioration du control tumoral Moins de dommages collatéraux sur les OAR + Introduction à l’IGRT 16/09/17 Maitrise de l’incertitudes sur le set-up, Connaître et réduire le mouvement des organes (recalage, radiothérapie adaptative) 17

Maitrise de l’incertitudes sur le set-up, Connaître et réduire le mouvement des organes (recalage, radiothérapie adaptative) Précision de localisation du volume cible et les OAR ( ex : imagerie embarqué) IGRT Réduction sur les marges autour du PTV (ex : de 5mm à 3mm pour ORL) Augmenter la dose et/ou la dose par fraction (ex : boost intégré SIB) Amélioration du control tumoral Moins de dommages collatéraux sur les OAR + Introduction à l’IGRT 16/09/17 18

Précision de localisation du volume cible et les OAR ( ex : imagerie embarqué) Maitrise de l’incertitudes sur le set-up, Connaître et réduire le mouvement des organes (recalage, radiothérapie adaptive) IGRT Réduction sur les marges autour du PTV (ex : de 5mm à 3mm pour ORL) Augmenter la dose et/ou la dose par fraction (ex : boost intégré SIB) Amélioration du control tumoral Moins de dommages collatéraux sur les OAR + Introduction à l’IGRT 16/09/17 Maitrise de l’incertitudes sur le set-up, Connaître et réduire le mouvement des organes (recalage, radiothérapie adaptative) 19

La plateforme ring-ganrty de la tomo  offre plus de stabilité mécanique et un sag du gantry négligeable Résolution détecteur 1.2 mm  un recalage avec une bonne précision Épaisseur de coupe: 1, 2 ou 3 mm Faisceau spécial pour l’imagerie : 3.5 MV Dose / acquisition = 1 cGy ‘’Le MVCT de la tomothérapie est acceptable pour l’alignement du patient et la délinéation de différents tissus mous’’ Imagerie MVCT : validation pour recalage Faisabilité de l’IGRT avec Tomo Meeks et al., Med Phys, 32, pp /09/17 20

Imagerie MVCT : application pour IGRT ORL Faisabilité de l’IGRT avec Tomo 16/09/17 21

Recalage basé sur l’os; Bon contraste du tissu mou  évaluation du mouvement des organes au cours du traitement; Fréquence recommandée : quotidienne pour une marge PTV de 3mm. Imagerie MVCT : application pour IGRT ORL Faisabilité de l’IGRT avec Tomo 16/09/17 22

Imagerie MVCT : recalage kVCT-MVCT Faisabilité de l’IGRT avec Tomo 16/09/17 EN jaune : image MVCT. En Gris: kVCT 23

Imagerie MVCT : recalage kVCT-MVCT Faisabilité de l’IGRT avec Tomo 16/09/17 EN jaune : image MVCT. En Gris: kVCT Faire attention aux régions moins immobilisées au recalage : la langue, larynx, la nuque! 24

Faisabilité de l’IGRT avec Tomo En présence d’implants de Z élevé Les dents plombées = Source d’artefact pour le scanner ORL Les dents plombées = Source d’artefact pour le scanner ORL kVCT scanner MVCT de la tomo 16/09/17 Imagerie MVCT : gestion d’artefacts 25

Faisabilité de l’IGRT avec Tomo MVCT  interactions Compton seulement  Pas d’artéfacts liés aux matériaux de haute densité pour le recalage 16/09/17 En présence d’implants de Z élevé Imagerie MVCT : gestion d’artefacts kVCT scanner MVCT de la tomo 26

Faisabilité de l’IGRT avec Tomo 16/09/17 Estimation du temps pour tout le processus 27

Faisabilité de l’IGRT avec Tomo 16/09/17 Mise en place patient : masques thermoformés à 5 points pour l’immobilisation de la tête et les épaules; Protocole imagerie MVCT : épaisseur de coupe : 3 mm comme un standard pour toutes les localisations Longueur du scan : le long du PTV Fréquence : quotidienne Evaluation du positionnement : avec la présence du médecin traitant lors de la première séance Estimation du temps pour tout le processus 28

16/09/17 Treatment site MVCT scan length (cm) Imaging time (min) Tx beam on (min) Total bunker time (min) Head&neck (n=24) 7.85± ± ± ±2.35 Faisabilité de l’IGRT avec Tomo On daily IGRT times with TomoHDA Nathan Corradini, Tiziana Galbiati, Mirko Bonetti, Sonia Bortolin et al Radiotherapy Center, Clinica Luganese, Lugano, Switzerland Estimation du temps pour tout le processus 29

Réduction des marges de positionnement Marges Typiques autour du PTV étaient de : 5mm; L’étude de Van Asselen et al sur l’IMRT de l’oropharynx  pour chaque 1 mm de marge autour du PTV, on rajoute 1,3 Gy à la dose de la parotide ( la parotide est particulièrement sensible aux faibles doses) Van Asselen B, Dehnad H, Raaijmakers CP, et al: The dose to the parotid glands with IMRT for oropharyngeal tumors: The effect of reduction of positioning margins. Radiother Oncol 64: , /09/17 Bénéfice de l’IGRT 30

L’étude rétrospective sur la réduction de la marge autour du PTV a démontré que le control local n’est pas compromis en passant de 5mm à 3mm avec une IGRT quotidienne Chen AM, Farwell DG, Luu Q: Evaluation of the planning target volume in the treatment of head and neck cancer with intensity- modulated radiotherapy: What is the appropriate expansion margin in the setting of daily image guidance? Int J Radiat Oncol Biol Phys,2012 Réduction des marges : contrôle local affecté? 16/09/17 Bénéfice de l’IGRT 31

Mais le problème qui se pose encore, c’est le changement anatomique du patient pendant le traitement : de 6 à 7 semaines est relativement long; On a pensé donc à tirer profit de l’IGRT et de faire des plans adaptés au changement dans l’anatomie du patient; Ce nouvel aspect de radiothérapie a le potentiel d’améliorer d’avantage la qualité du traitement : “Adaptive radiation therapy “ Intro à l’adaptative 16/09/17 32

Les machines tomo sont conçues pour faire de l’adaptative de manière totalement intégrée grâce à l’imagerie 3D et au software développé pour l’adaptative; Le software Planned Adaptive ® sert dans le cas de : – Variation du volume cible (tumor shrinking); – Variation anatomique (OAR, Body); – Perte du poids du patient; – Présence d’artefact (implant de densité élevée). L’objectif final sera de : – L’évaluation de la variation de la dose sur les DVH pour chaque fraction du traitement  assurer la couverture du VC et la protection des OAR; – Une Replanification si nécessaire. Adaptative avec Tomo 16/09/17 33

16/09/17 Langen et al.: Use of mega voltage CT (MVCT) images for dose computations. PMB, 50, pp 4259 Les nombres MVCT sont reproductibles La courbe de calibration MVCT est reliable Les tests dosimétriques end-to-end sur un fantôme sont à moins de 1% par rapport aux plans calculés Les images MVCT peuvent être utilisées pour la dosimétrie Adaptative avec Tomo Validation du MVCT pour la dosimétrie 34

Quand ? Et comment ? Adaptive Radiation therapy (ART) avec Tomo 16/09/17 35

ORL  Mouvement des organes négligeable (y compris la déglutition pendant l’irradiation) Mais … Adaptative avec Tomo 16/09/17 36

ORL  Mouvement des organes négligeable (y compris la déglutition pendant l’irradiation) Mais … l’amaigrissement des patients pendant le traitement peut avoir un impact sur la distribution de dose Adaptative avec Tomo 16/09/17 37

ORL  Mouvement des organes négligeable (y compris la déglutition pendant l’irradiation) Mais … l’amaigrissement des patients pendant le traitement peut avoir un impact sur la distribution de dose Adaptative avec Tomo Patients RCC sont de forts candidats à la radiothérapie adaptative 16/09/17 38

Adaptative avec Tomo Perte de graisse  ganglions sous-cutanés décalés 16/09/17 39

Adaptative avec Tomo Perte de graisse  Parotides se décaleront vers l’intérieur 16/09/17 40

transposer les contours initiaux sur l’image obtenue avec MVCT au jour X. calcul de la distribution de dose du jourX  sommation de plan et comparaison avec plan calculé  ré-optimisation et adaptation sur les nouveaux contours si nécessaire Adaptative avec Tomo Comment procéder à l’ART 16/09/17 41

Adaptative avec Tomo Fréquence : 9 e fraction 19 e fraction 29 e fraction Fréquence : 9 e fraction 19 e fraction 29 e fraction Daily Image MVCT Contours et marges Modification du plan Exemple de stratégie clinique pour l’ART (off-line) 16/09/17 Evaluation changement anatomique Evaluation distribution dose actuelle Stratégies d’adaptation Re-Optimisation 42

Planned Adaptive : Variation volume cible Image de planification En bleu : volume cible Image de planification En bleu : volume cible 16/09/17 43

MVCT de la 10 ème fraction Planned Adaptive : Variation volume cible 16/09/17 44

Evaluation 9 ème Fraction Planned Adaptive : Variation volume cible 16/09/17 45

Evaluation 19 ème Fraction Planned Adaptive : Variation volume cible 16/09/17 46

Evaluation 29 ème Fraction Planned Adaptive : Variation volume cible 16/09/17 47

16/09/17 Adaptative avec Tomo 3 sur 10 patients auraient reçu plus de 10% de la dose moyenne à la parotide que prévue lors de la planification Planned Adaptive : Variation de la parotide 48

Conclusion La tomothérapie a pu intégrer 3 techniques récentes et révolutionnaires en radiothérapie. Cela permet de délivrer un traitement de qualité pour les cas ORL les plus complexes : (1)L’IMRT volumétrique: plus efficace dans la génération de distribution de dose homogène autour du PTV avec une meilleure protection des OAR; (2)L’IGRT 3D: plus de précision dans l’administration du traitement et permet la réduction des marges afin de réduire la toxicité; (3)L’adaptative : la plateforme tomo offre la possibilité de recalculer la distribution de dose sur les images CT quotidiennes afin de l’adapter au changement anatomique du patient durant le traitement. Cancer ORL : planification et organs à risqué en tomothérapie N.Sissaoui C ENTRE S IDI A BDELLAH C ANCÉROLOGIE 49 16/09/17

publications/ Un guide sur l’implémentation de l’IGRT et l’adaptative en clinique 50

16/09/17 Guide d’implémentation dans la routine clinique 51

16/09/17 Plan de route pour chaque localisation 52

M ERCI D E V OTRE A TTENTION 16/09/17 53