la Radiothérapie externe : techniques C Verry Mars 2012

Quels sont les objectifs de la Radiothérapie ? Stériliser la tumeur Condition d’une survie prolongée Meilleure couverture tumorale Nouvelles balistiques Escalade de dose Supprimer les complications Protéger les tissus sains : œsophage, poumon… Utiliser les facteurs prédictifs de toxicité (DVH)

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

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

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)

Radiothérapie 2D Les avantages Traitement des tumeurs en volume Simple et facilement reproductible

Radiothérapie 2D Les inconvénients Manque de précision du ciblage. Pas de connaissance possible de la dose délivrée aux OAR

Radiothérapie 2D Les inconvénients Le volume d’irradiation identique chez différents patients sans prendre en considération les caractéristiques anatomiques individuelles.

Radiothérapie 2D Les inconvénients Des protections focalisées peu précises par défaut de visualisation des OAR Nécessite une manipulation par les MER, une confection…

Radiothérapie de Conformation 3D 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.

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.

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

Acquisition d’images avec reconstruction tridimensionnelle

Plan de coupe axiale transverse

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 OAR

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)

GTV (Gross Tumor Volume )

CTV (Clinical Target Volume) GTV + extension microscopique Microscopic extension in adenocarcinoma and in squamous cell carcinoma (lung cancer). Giraud P et al. IJROBP 2000

CTV (Clinical Target Volume)

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)

Mouvements des organes intrathoraciques Giraud, et al. IJROBP 2001

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)

PTV= Planning Target Volume 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

PTV= Planning Target Volume

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.

DOSIMETRIE 4 FAISCEAUX ORTHOGONAUX

Contours des volumes irradiés et présentation des 6 faisceaux.

DOSIMETRIE FINALE

Histogramme dose-volume

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 .

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

COMMENT AMÉLIORER LA CONFORMATION COMMENT AMÉLIORER LA CONFORMATION ? 1/ AUGMENTER LE NOMBRE DES FAISCEAUX 2/ TRAITER TOUS LES FAISCEAUX LE MÊME JOUR PTV

Evolution du facteur de conformation en fonction de la balistique Séquentielle (2 + 2) Séquentielle (2 + 3) Simultanée (5 fx) 6 3 Gy en 7 semaines et 35 fractions FC = 0.14 FC = 0.15 FC = 0.55

La technique à 5 faisceaux

Différence 2D et 3D 2D 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 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 PREPARATION CALCUL TRAITEMENT 35

Réalisation du traitement Séances quotidienne en générale (5/semaine) Surveillance balistique (imagerie portale) Surveillance clinique et para-clinique hebdomadaire durant le TTT

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)

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)

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.

 Incrément de dose délivrée 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 délivrée

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.

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.

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

Réalisation Planification Directe Planification Inverse 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

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

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 180°, 100°, 30°, 330°, 260°

MEILLEURE COUVERTURE DU VOLUME CIBLE Exemple MEILLEURE COUVERTURE DU VOLUME CIBLE IMRT RTC

En pratique Fenêtre glissante Step & Shoot

Notion de dose de tolérance aux OARs OAR : tissu sain à proximité du volume cible à irradier Radiosensibilité dépend de : l’organe lui-même des pathologies associées : diabète, atteinte vasculaire, atélectasie - télangiectasie,… - de l’âge, de sensibilité individuelle - des traitements associés : chimiothérapies, thérapies ciblées, chirurgie 54

Tolérance précoce et tardive Précoce : tissus à renouvellement rapide (peau, muqueuses) ; effets secondaires réversibles dans les 3 mois Tardive : principal facteur limitant de la radiothérapie et est consécutive à l’atteinte de tissus à renouvellement lent (muscles, nerfs, moelle,…)  lésions de fibrose, d’atteintes de la microvascularisation Conséquences : variables selon tissu, dose, volume irradié ; d’intensité modérée à très grave  établissement d’un score de toxicité : grade 1 à 5 (CTCAE) CTCAE : common terminology criteria for adverse event

Nombreux OARs en radiothérapie ORL Moelle Tronc cérébral Œil, rétine, nerfs optiques Parotides Larynx Os (mandibule – maxillaire), dents Muscles pharyngés Chiasma optique Peau Nerfs périphériques (paires crâniennes, plexus brachial) Articulations temporo-mandibulaires Oreille moyenne 56

Expression de la dose de tolérance : NTCP (normal tisssue complication probability) : probabilité de complications en simplifiant les doses reçues en dose uniforme reçue sur 1/3, 2/3, 3/3 de l’organe et exprimées en Gy. TD 5/5 : 5% de complications sévères à 5 ans (sur 1/3, 2/3, ou la totalité de l’organe) TD 50/5 : 50% de complications sévères à 5 ans (sur 1/3, 2/3, ou la totalité de l’organe) données encore en discussion (en grande partie théoriques) Ref : Emami 1991, Int J Radiat Oncol Biol Phys: 21; 109- 122 57

Expression de la dose de tolérance : Organe TD 5/5 1/3 2/3 3/3 TD5 0/5 TD 50/5 Effets tardifs ≥ grade 3 Parotide - 32 46 xérostomie ATM 65 60 77 72 trismus Moelle (5 à 10cm) 50 70 myélite Tronc cérébral 53 Nécrose Nerfs Optiques Cécité Larynx 79 90 80 Oreille 55 Otite 58

Expression de la dose de tolérance : 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 59

Consensus sur les doses de tolérance 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 60

« 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

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