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Dernière modification effectuée
le 30/07/2017
Irradiations par d'autres particules

Principe

La radiothérapie hélicoïdale ou tomothérapie, associe un accélérateur linéaire de petite dimension, de faible énergie (6 MV), délivrant une irradiation avec modulation d'intensité et une fonction scanner intégrée (cf. historique par T.R. Mackie, un des inventeurs de la méthode)

Selon le mode de fonctionnement du système, l'énergie nominale du faisceau d'électrons incidents est différente :

  • en mode de traitement, de l'ordre de 6 MV, pour donner une énergie nominale de 5.7 MV de photons,
  • en mode imagerie scanographique de haute énergie, l'énergie est réduite à 3.5 MV, plus conforme aux nécessités de l'imagerie.

Après une collimation primaire du faisceau, une seconde collimation fait appel à un collimateur multilame binaire, incorporé dans la tête du traitement, avec un système de pistons à air comprimé, permettant la mobilisation de chaque lame (64 au total) en 20 millisecondes. Chaque lame mesure 10 cm de hauteur, ce qui limite le diffusé à moins de 1%.

Une rangée de 728 détecteurs de scanographes est montée en opposition directe de l'accélérateur linéaire, permettant une acquisition d'image identique à la réalisation du traitement. La réduction de l'énergie, pendant la phase scanographique, réduit l'irradiation du sujet (environ 0.6 Gy). L'utilisation de haute énergie supprime les artéfacts en relation avec les prothèses métalliques. Même si l'image n'a pas la qualité d'un scanner diagnostique, elle permet une fusion d'images avec celles de la dosimétrie ou du diagnostic et donc un excellent contrôle du positionnement (localisation des zones à traiter et des zones à risque).

Schéma illustrant la double fonction de la source de faisceaux : à la fois pour traiter, mais égalemetn pour permettre un repérage précis du patient.

Le traitement est effectué en mode hélicoïdal : l’accélérateur effectue une rotation continue dans un anneau pendant que la table de traitement sur laquelle est positionnée le patient se déplace longitudinalement. On définit la notion de 'pitch' (comme en scanner), comme le rapport de la distance parcourue par la table sur la largeur du faisceau choisie : avec un pitch de 0.33 cm, il faut faire trois tours pour couvrir toute la hauteur.

La dose d’irradiation peut ainsi être délivrée sur 360° autour du patient ce qui procure une plus grande efficacité dans l’optimisation de la répartition de la dose. Le nombre de faisceaux de traitements peut être très important augmentant la précision du traitement

L'intensité du faisceau est modulée par un collimateur multilame de 64 lames. On ouvre le champ d'irradiation pour un temps variable. En pratique, la modulation peut varier avec l'angle du faisceau par rapport au sujet, et une modulation différente peut être obtenue tous les 7° de rotation, ce qui correspond à 51 projections par révolution autour du malade.

Les schémas ci-dessous permettent de comparer les doses délivrées à partir de cinq faisceaux (irraidation classique avec cache médian de la zone à protéger), dix-sept faisceaux (nette amélioration) et les 51 faisceaux (possibilités maximales de l'appareil) permettant de délimiter complètement la zone centrale et de ne traiter que la zone choisie, avec des doses adjacentes faibles. L'ajustement des différentes lames du multilames nécessite environ

Utilisation de 5 faisceaux Utilisation de 17 faisceaux Utilisation de 51 faisceaux

Appareillage

La machine comporte un anneau, à travers lequel va passer la table du patient, comme un scanner ou une IRM.

Cet anneau comporte à la fois l'accélérateur (6MV) mais également (en opposition) les 728 cellules photomultiplicatrices permettant d'acquérir les images (scanner de contrôle de positionnement). En arrière de ces cellules, existe un système pour arrêter la diffusion des photons ('Beam stop').

On peut voir, sur la page jointe, l'aspect de l'appareil de tomothérapie dont le Centre François Baclesse vient de faire acquisition.

La console de traitement guide une première rotation de type scanner qui permet de vérifier la localisation de la tumeur avant chaque exposition et si nécessaire, ajuster la position du patient au moment du traitement. La tumeur peut se déplacer légérement en raison des mouvements anatomiques, mais aussi de la fonte tumorale sous traitement. Il s'agit vraiment d'une irradiation guidée par l'imagerie.

Déroulement du traitement

Il n'est pas très différent de celui d'une irradiation classique.

Le patient est accueilli pour la séance de simulation au scanner de radiothérapie. Les données anatomiques (coupes scanner) sont acquises dans la position de traitement et exportées vers les stations de contourage sur lesquelles les médecins radiothérapeutes délimitent les différents volumes. Les autres modalités d’imagerie (TEP-CT, IRM) peuvent être avantageusement utilisées pour compléter l’information scannographique.

Les données anatomiques sont ensuite transférées vers le système de planimétrie (TPS). Le physicien médical et le radiothérapeute établissent les contraintes de dose fixées pour chaque volume d’intérêt (zones à traiter et zones à risque). La description de ces contraintes est indispensable à l’algorithme de dosimétrie inverse. Le calcul d’optimisation peut ensuite être lancé. Cette étape est plus ou moins longue en fonction du nombre et de la dimension des volumes ainsi que du nombre d’itérations des calculs pour arriver à une répartition de dose optimisée et établir tous les paramètres géométriques et physiques de l’irradiation.

 

Sur ce cliché de dosimétrie, on peut voir l'extrême précision obtenue pour traiter cette énorme adénopathie sus-claviculaire gauche. Il n'y a pratiquement aucune irradiation parasite au niveau de la moelle épinière.

Avant la séance de traitement à proprement parler, une vérification minutieuse des paramètres physiques de l’irradiation doit être effectuée par un physicien médical. Cette étape consiste à comparer les résultats théoriques des calculs du TPS avec les résultats métrologiques obtenus sous l’appareil de traitement. Une bonne cohérence est indispensable avant d’autoriser la réalisation du traitement.

La phase de réalisation des séances de traitement de tomothérapie est, quant à elle, assez différente de celle d’un traitement en RCMI sur un accélérateur linéaire conventionnel. La grande précision balistique impose un parfait repositionnement du patient à chaque séance de traitement. L’imagerie scanner intégrée permet de contrôler à chaque fraction le centrage des volumes avant le début de l’irradiation. Ce temps d'imagerie est assez long, dépendant de la précision souhaitée (très importante pour les cancers ORL) : M. Tomsej (Louvain) dans son article dont nous avons emprunté quelques images, estime ce temps d'imagerie à 10 mn par séances.

Si le nombre de séances de traitement pour une localisation donnée n’est pas différent par rapport à un traitement conventionnel de radiothérapie, en revanche, la durée totale d’une séance de tomothérapie est globalement 2 à 3 fois plus longue. L’utilisation fréquente de l’imagerie et la qualité du repositionnement exigée, font que le nombre de séances réalisées sur un appareil de tomothérapie ne dépasse pas actuellement, en France, plus de 20 à 25 par jour.

Principales indications

On pourrait dire que toutes les tumeurs doivent être traitées avec ce type de machine. Cependant, leur coût et leur temps de traitement ont fait sélectionner les tumeurs pour lesquelles un progrès majeur peut être réalisé grâce à ces machines, soit pour la précision du traitement, soit pour la protection du tissu sain, soit pour les problèmes de mouvements.

Ainsi, aujourd’hui, cette technique est validée pour les localisations suivantes :

  • Cancer de la tête et cou
  • Cancer de la prostate
  • Tumeurs du rachis
  • Tumeurs de la base du crâne
  • Métastases osseuses multiples
  • Irradiations médullaires totales
  • Localisations pédiatriques

D'autres localisations nécessitent encore des aménagements techniques :

  • Sein (problème du mouvement respiratoire)
  • Poumons (problème du mouvement respiratoire)
  • Irradiations corporelles totales (par tomothérapie)

Enfin, deux indications 'générales' sont à retenir :

  • Les ré-irradiations, lorsque la tumeur repousse dans un champ irradié, sont actuellement très difficiles à réaliser. Le champ plus réduit offert par la tomothérapie (protection du tissu déjà irradié avoisinant) peut offrir une nouvelle chance au patient,
  • Les irradiations multiples ou à volume très complexe (comme par exemple, l'irradiation de toute la dure-mère ou encore l'irradiation spécifique des ganglions pelviens).

Page rédigée grâce à l'aide de documents prêtés par les Dr C.M.M M'Vondo et B. Géry, radiothérapeutes du Centre François BACLESSE

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