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Dernière modification effectuée
le 05/06/2011
Tomothérapie

Nous avons emprunté la description de l'appareillage à W. Kilby et coll et à J. Thariat et coll.

Planification du traitement

Elle commence par la réalisation d'une imagerie 3D (scanner) du volume cible à traiter qui est transféré à l'ordinateur de planification (TPS).

A ce niveau, chaque faisceau est représenté par un vecteur issu d'un nœud (le point focal de l'accélérateur) dans une direction donnée, dont l'extrémité est constituée par un point dans le volume cible. De nombreux nœuds (position de l'accélérateur) sont utilisés pour créer une concentration adéquate dans le volume cible. D'une même position d'un nœud, plusieurs directions sont possibles permettant de balayer la cible. Tous ces vecteurs - faisceaux sont calculés sans faire bouger le patient. On définit ainsi un ensemble de nœuds et de faisceaux que le robot va effectuer tout autour du patient, la calibration du faisceau qui peut varier selon le nœud.

Préparation du traitement par Cyberknife d'une tumeur prostatique, montrant la mise en place des multiples faisceaux qui convergent vers la prostate.

Un certain nombre de faisceaux sont éliminés car traversant les organes sensibles.

La dose délivrée par chaque faisceau est ensuite calculée par une méthode de planning inverse (à partir de la dose souhaitée pour chaque endroit de la cible). Un certain nombre d'étapes de dosimétrie inverse sont réalisées, permettant une amélioration progressive de la protection des tissus sains.

Toutes ces données (l'ensemble des faisceaux, la position du malade, la dose pour chaque faisceau) sont ensuite transmises à l'ordinateur qui pilote le robot.

Réalisation du traitement

Le robot se déplace avec une précision de 0.12 mm et peut se déplacer avec 6 degrés de liberté. Du fait de cette mobilité, les murs de l'enceinte doivent tenir compte de cette irradiation dans toutes les directions.

L'accélérateur de 6 MV est de taille réduite (130 kg), sans filtre mais avec une collimation réalisée par 12 collimateurs circulaires de diamètre vraiant de 0.5 cm à 6 cm. L'ouverture de ces collimateurs peut être modifiée automatiquement au cours du traitement.

Sur cette photo de l'appareil Cyberknife du Centre Oscar Lambret (Lille), on remarquera outre le robot [1], la table avec de nombreux axes de mobilité [2], une des sources de rayons X contrôlant la position du patient[3], les détecteurs de silicium amorphe, dans le plancher [4], la caméra de synchronisation [5], bien que la patiente ne porte pas le gilet avec les réflecteurs pour contrôler les variations en rapport avec la respiration. (cf. texte).

L'alignement de chaque faisceau est basée sur la reconnaissante automatique d'images radiographiques acquises par le système d'imagerie située à l'intérieur de la salle de traitement et par comparaison (recalcul informatique) avec les images de dosimétrie. Au début du traitement, le système de guidage par imagerie radiologique aligne la table du patient dans la bonne position, ceci permet de réduire les ajustements nécessaires de la position de la tête du robot pendant le traitement.

Pendant le traitement, le robot se déplace vers tous les nœuds sélectionnés pendant la planification en optimisant ses déplacements.

Vérification de la position

Deux sources de rayons X sont installées dans le plafond, envoyant des faisceaux à 45° de la verticale et permettent une imagerie sur des détecteurs installés sur le sol. Source et détecteurs sont montés de façon fixe, connue par le système de planification.

Une acquisition d'image est réalisée régulièrement (typiquement toutes les 30 à 60 secondes) permettant une réajustement précis du robot. Si le déplacement est trop important, le traitement s'arrête pour bien repositionner le patient.

Pour les volumes cibles qui se déplacent spontanément (par exemple, en raison de la respiration) un dispositif de repérage des mouvements ('tracking') existe en temps réel pour suivre les mouvements de la cible, le patient pouvant respirer librement. Ce repérage fait appel soit à des différences de contraste nettes entre la tumeur et le tissu adjacent (comme par exemple, au niveau du poumon), soit à la pose de repères (ou fiduciels) (cf.plus bas).

Ce schéma montre le contrôle possible des mouvements respiratoires grâce aux deux sources de rayons X en opposition à 45° qui vont projeter leurs images sur les détecteurs à silicium amorphe, situés sous le malade (sur le plancher). Les repères (fiduciels) sont bien visibles juste au-dessus de la flèche symbolisant les mouvements respiratoires.

Chaque adaptation de la position du robot donne lieu à un enregistrement sur la console de traitement ; si ces adaptations deviennent importantes ou fréquentes, le manipulateur peut augmenter la fréquence des contrôles de positionnement (10 secondes au lieu de 30 secondes, par exemple) pour assurer une meilleure qualité générale.

L'utilisation de plusieurs repères (fiduciels) permet non seulement de mesurer les déplacements éventuels d'une structure, mais également les mouvements de rotation (roulis et tangage).

En outre, des repères visuels sont installés un gilet spécifique porté par le patient. Leur déplacement est étudié par rapport aux déplacements des fiduciels internes ou de la cible, par exemple au cours de la respiration. Le contrôle de leur positionnement évite des contrôles radiologiques constants.

Le patient porte un gilet sur lequel se situent des repères visuels (sortes de catadiotres) dont les mouvements sont étudiés par la caméra située au pied de la table (cf. photo ci-dessus). On peut ainsi étudier les mouvements respiratoires et corréler aux déplacements de la tumeur.

La précision de repérage et de traitement est de l'ordre de 1 mm pour les cibles fixes et de 1.5 mm pour les cibles mobiles.

Pose de repères (fiduciels)

Des repères en or sont insérés près ou dans la tumeur. Leur nom anglais est 'fiducial' traduit en fiduciel. Ils serviront au repérage instanté de la tumeur et notamment pour corriger les mouvements. Ce sont sont des petits cylindres en or de 0,8 mm de diamètre par 3 à 5 mm de long.

Ils sont posés, le plus souvent par voie percutanée, sous anesthésie locale avec repérage en scanner ou en échographie. Des aiguilles spécifiques permettant de pousser le fiduciel en place existent (comme des aiguilles de ponction lombaire). Lorsque la position est bien confirmée, le repère est laissé en place. On peut utiliser cette technique pour repérer des lésions pulmonaires ou médiastinales, du foie, de la région pancréatique, du pelvis, de la prostate (pose transrectale). En général, un traitement antibiotique de couverture est institué.

Les fiduciels sont posés avant la réalisation du scanner de planification du traitement. Si un repère migre au cours du traitement, il est éliminé du processus de calcul pendant la séance.

Fractionnement

A la différence de la tomothérapie qui adopte un fractionnement habituel, le Cyberknife utilise des fractions peu nombreuses (1 à 5 fractions) mais à des doses plus élevées (6 Gy jusqu'à 20 Gy). C'est pourquoi on parle de radiochirurgie.

L'importance de la dose délivrée en une fois explique les précautions très importantes dont il faut entourer le contourage de la tumeur (au moment de la mise en traitement), mais également le positionnement du malade lors du traitement, ainsi que le contrôle des mouvements, afin d'éviter une toxicité importante sur les tissus avoisinants.

Principales indications

La Haute Autorité de la Santé a publié en 2006 un opuscule sur les indications potentielles.

Parmi les principales indications actuelles, on peut retenir :

Les tumeurs de la base du crâne

- d'histologies variées, permettant une diminution nette du risque de récidives (A. J. Paravati et coll)

Les tumeurs du rachis

- tumeurs localisées des méninges : méningiomes médullaires, schwannomes spinaux, neurofibromes axonaux

- quelques lésions bénignes rares bien délimitées dont le contact à la moelle est minimal, et dont le traitement chirurgical pose souvent des problèmes : chordome, épendymome, angiofibromes

- on observe très souvent un bon contrôle local avec disparition des douleurs et/ou de la symptomatologie,

- la toxicité semble mineure.

Les tumeurs hépatiques

- tumeur primitive du foie (hépatocarcinome)

- métastases uniques ou peu nombreuses,

-avec des survies intéressantes, notamment dans les hépatocarcinomes malgré l'insuffisance hépatique habituelle (travaux de C. Louis et de l'équipe lilloise),

- la toxicité est minime.

Les tumeurs pulmonaires

- utilisant ou non des repères introduits par voie transthoracique ou par voie artérielle,

- permettant une dosimétrie très avantageuse, grâce au suivi des mouvements de la tumeur en relation avec la respiration du malade,

- avec des résultats assez intéressants lorsque la tumeur est petite et sans métastase (notamment pour les sujets fragiles pour une intervention chirurgicale ou refusant une intervention chirurgicale). Citons les travaux de I. C. Gibbs et coll.

- la toxicité pulmonaire adjacente est minime.

Les tumeurs du pancréas

- Ces études montrent des résultats irréguliers ne semblant pas améliorer la survie, mais il s'agit d'un petit nombre de patients.

- La toxicité est minime (notamment au niveau du cadre duodénal voisin).

Les tumeurs de la prostate

- Plusieurs études ont concerné les tumeurs prostatiques de gravité médiane ou légère (selon le grade de Gleason).

- L'irradiation se fait avec implantation de repères dans la glande, en 5 séances de 7 Gy (D. E. Freeman et coll) avec des réactions aiguës (inflammatoires) qui disparaissent assez vite, et des résultats à 5 ans qui sont identiques à ceux de la chirurgie.

- Les toxicités chroniques sont rares (notamment urinaires) - travaux de G.P. Bolzicco et coll.

Autres indications

D'autres indications ont été posées répondant le plus souvent aux critères décrits par la HAS :

- ré-irradiation en territories irradiés,

- tumeur métastatique d'évolution lente (inopérable).

Il s'agit, en fait, d'une technique en pleine évolution. L'augmentation du nombre de machines dans notre pays et l'accroissement des compétences des radiothérapeutes permettront d'utiliser pleinement ce nouvel outil très intéressant.

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