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Dernière modification effectuée
le 30/12/2016
Améliorations technologiques récentes

Les radiothérapeutes ont essayé, au cours des 20 dernières années, d'améliorer la technique de radiothérapie, notamment en permettant d'augmenter la dose sur le volume que l'on veut traiter, tout en diminuant la toxicité au niveau des zones saines, irradiées comme 'dégât collatéral' du traitement.

On peut résumer ces progrès en quatre chapitres différents :

  • acquisition des données anatomiques,
  • définition des faisceaux,
  • calcul et optimisation de la distribution de dose,
  • contrôle lors de l'exécution du traitement.

Acquisition des données anatomiques

Plusieurs éléments sont venus améliorer progressivement la précision de l'acte radiothérapique :

Contention du malade

Elle passe maintenant par la mise en place de système personnalisé pour le patient et le traitement :

      • supports généraux adaptables à chaque patient pour éviter un mouvement lors de l'irradiation, une cambrure différente du bassin,
      • masques thermoformés qui peuvent concerner la région cervicale, mais également la région lombaire et le bassin,
      • au maximum cadre stéréotaxique, permettant de fixer le malade à des repères précis.

Ces systèmes de contention sont utilisés lors de la prise des clichés de repérage, notamment scanner ou IRM et permettent un positionnement précis lors du calcul des doses.

L'application rigoureuse de ces outils de contention a fait pratiquement disparaître les techniques où le patient pouvait être changé de position entre deux irradiations.

Système d'imagerie

Les techniques d'imagerie ont permis d'utiliser fréquemment des coupes jointives de scanner, mais également de l'IRM et du PetScan (notamment pour distinguer la zone réellement tumorale dans les lésions pulmonaires où existent en aval une condensation réactionnelle).

Les techniques de fusion d'image sont maintenant utilisées couramment.

Définition du volume à irradier

La définition du volume à irradier est de la responsabilité propre du radiothérapeute. On a vu qu'il faut distinguer la tumeur elle-même des zones à invasion microscopique fréquente. Le radiothérapeute va travailler sur des coupes précises définissant les volumes cibles et les volumes à protéger et dessiner sur l'écran de son ordinateur ces volumes pour une dosimétrie ultérieure.

La possibilité de reconstructions en 3 D (trois dimensions) permet d'ajuster les différents volumes tumoraux, mais également de préciser les organes voisins critiques.

Détection et prise en compte des mouvements des organes cibles.

Cependant, les mouvements spontanés du malade et les imprécisions de repositionnement constituent encore une possibilité d'irradiation parasite. Si la seconde cause d'erreur peut être améliorée par un meilleur positionnement, l'utilisation de repères internes, voire d'un véritable cadre stéréotaxique, les mouvements du malade sont plus difficiles à prendre en cause.

Un des mouvements les plus notables est la respiration : d'où l'idée d'asservir l'irradiation aux mouvements respiratoires 'gating respiratoire'. Deux techniques peuvent être utilisées :

    • on repère la position des organes à irradier lorsque le malade cesse de respirer pendant un court moment (soit en inspiration forcée, soit en expiration forcée) et on va irradier le patient uniquement pendant ces moments,
    • on repère la position des organes à irradier par rapport à un repère implanté sous la peau (ou dans l'organe traité) et que la machine peut reconnaître, et l'irradiation est guidée avec ce mouvement.

D'autres mouvements sont moins faciles à repérer (ainsi, la prostate varie dans sa position suivant la vacuité de la vessie, la présence de gaz intestinaux, mais également la respiration, sans compter la cambrure différente du bassin).

Définition des faisceaux

Avoir des faisceaux de bonne qualité répondant aux prescriptions du radiothérapeute, résulte d'une collaboration précise entre le radiothérapeute et le physicien médical et à un programme d'assurance qualité élaboré. Il fait maintenant appel à plusieurs techniques différentes.

Amélioration des techniques de simulation

Les physiciens médicaux disposent maintenant d'ordinateurs puissants contenant toutes les données anatomiques (notamment les différences de pénétration des faisceaux) et les données physiques des faisceaux des appareils du service de radiothérapie, ce qui leur permet de prévoir la dose qui sera reçue par chaque région du corps traversée.

Des courbes d'isodoses en 3D sont maintenant réalisables et permettent aux physiciens de suggérer des améliorations balistiques de plus en plus précises.

Augmentation du nombre de champs

Une simple donnée balistique permet de comprendre qu'en augmentant le nombre de champs au cours du traitement, on diminue les doses parasites distribuées sur les organes voisins. Ceci est d'autant plus facile à réaliser que l'accélérateur est piloté automatiquement par l'ordinateur, à partir des calculs qui auront été faits par le physicien.

La simulation de ces nombreux champs, rendue possible par les ordinateurs actuels, permet de confirmer l'amélioration obtenue.

Utilisation de caches multilames

Il s'agit là d'une amélioration considérable de la technologie moderne.

Au lieu de disposer de caches lourds et encombrants, nécessitant une manipulation complexe (cf. les photos montrées précédemment), l'accélérateur comporte dans sa tête d'irradiation, un dispositif de lames multiples en plomb, qui peuvent se déplacer avec précision et permettre une irradiation selon un volume beaucoup plus complexe, voire pendant un temps déterminé particulier, avec modification du volume irradié dans un second temps.

La technique de simulation dite 'beam eye view' (c'est-à-dire ce que voit le faisceau) permet de calculer avec précision la dose reçue par chaque région du corps. Elle permet également de prévoir ce que sera le cliché de contrôle permanent obtenu pendant l'irradiation, 'digitally reconstructed radiographs' (cf. plus bas, la notion d'imagerie portale).

Variation d'intensité (IMRT)

On peut ajouter à cette précision anatomique une précision supplémentaire quant à la pénétration du faisceau, en modifiant de différentes façons l'énergie du faisceau incident et donc ses capacités de pénétration dans le tissu normal ou cancéreux. Une autre façon de modifier l'intensité est de modifier la durée de l'irradiation (cf. plus bas les moyens d'optimiser et les courbes dosimétriques obtenues : exemple de l'irradiation des aires ganglionnaires cervicales, avec la dosimétrie obtenue aussi bien en coupe sagittale que coronale).

Calcul des doses et optimisation

Amélioration du modèle de calcul

La plupart des calculs dosimétriques, jusqu'à présent, étaient en 2D. On considérait le patient comme un cylindre sur lequel on appliquait les calculs réalisés en coupe.

L'utilisation de techniques 3D (voire 4D si on tient compte du temps d'irradiation) permet d'améliorer considérablement la précision de la prévision et de calculer la dose réellement prise par l'organe critique voisin (technique dite de la 'room view'). Ces images sont souvent très impressionnantes, mais ne renseignent pas toujours plus que les données classiques.

Les progrès de la simulation permettent aux physiciens de modifier différents éléments pour voir quel effet sera produit par ces modifications.

Calcul inverse des doses

Il s'agit là d'une extrapolation du travail des physiciens. L'ordinateur prend les données de base : tel volume doit recevoir telle dose, par contre tels organes critiques ne doivent pas recevoir plus de telles doses. On trace la morphologie des zones à irradier et à protéger, les contours extérieurs, les zones d'absorptions photoniques différentes. On donne les limites de l'optimisation par rapport à la réalisation pratique de la radiothérapie (nombre de champs maximum, temps d'irradiation, position du malade, etc.).

Puis l'ordinateur va 'boucler' un certain nombre de fois et optimiser progressivement la première proposition thérapeutique du radiothérapeute et du physicien. Ce calcul inverse aboutit à des réductions assez importantes de doses parasites et à permettre ainsi une augmentation de la dose tumoricide.

En multipliant le nombre de champs et en modificant quasi à l'infini le volume d'irradiation, ce calcul inverse peut définir des volumes d'irradiation très complexes (exemple de l'irradiation des aires ganglionnaires cervicales, avec la dosimétrie obtenue aussi bien en coupe sagittale que coronale).

Evidemment, de telles techniques ne sont utilisées que pour des irradiations complexes à visée curative ou lorsque des irradiations antérieures viennent compliquer les problèmes de recoupement de champs.

Réalisation et vérification du traitement

Un certain nombre de modifications techniques, lors de l'irradiation elle-même, se sont considérablement améliorées récemment.

Transmission des données d'irradiation

La mise en place d'un réseau informatique interne au service de radiothérapie, permettant un asservissement de l'accélérateur par rapport aux données transmises par l'équipe de radiophysique, constitue un gage de sécurité considérable pour le patient :

  • vérification du positionnement du patient, par des techniques de plus en plus sophistiquées,
  • vérification du positionnement du bras d'irradiation,
  • vérification du positionnement des multilames,
  • vérification encore plus précis du temps d'irradiation,
  • enregistrement en continu de tous les éléments de l'irradiation.

Contrôle des champs par les systèmes d'imagerie portale

Les accélérateurs produisent des rayonnements traversant le patient et pouvant être vérifiés soit par des clichés radiographiques simples soit à l'aide de techniques numériques, appelées systèmes d'imagerie portale.

On peut comparer les images obtenues lors du traitement avec celles qui aurant été simulées lors de la préparation du traitement ('digitally reconstructed radiographs'). De tels contrôles permettent de vérifier les variations mineures de positionnement du malade.

En outre, la mesure électronique de l'intensité d'irradiation reçue après traversée du malade autorise le calcul d'une dosimétrie quasi 'in vivo' en combinant cette mesure avec des calculs de type scannographique. Ceci est à l'évidence plus facile que l'utilisation de petits dosimètres posés sur le malade (comme on le pratique actuellement pour les irradiations corporelles totales - cf. la feuille jointe spécifique).

Au total :

Toutes ces techniques renforcent la sécurité du traitement par irradiation et les possibilités thérapeutiques offertes. La seule limite est constituée par le faisceau lui-même qui continuera toujours à traverser le patient avant et après la tumeur et délivrera toujours une dose parasite, aussi minime puisse-t-on la réduire.

C'est tout l'intérêt de la combinaison de ces techniques sophistiquées avec l'utilisation d'autres rayonnements (protons, neutrons, hadrons, cf. plus loin) ou de la curiethérapie qui, par des méthodes 'dites sanglantes' (cf. plus loin) permet de concentrer le maximum de l'irradiation in situ.

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