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Radiothérapie généralités et RTE conformationnelle avec modulation d’intensité


La radiothérapie est une méthode de traitement locorégional des cancers, utilisant des radiations pour détruire les cellules cancéreuses, en cherchant à épargner les tissus sains périphériques. La radiothérapie est utilisée seule ou associée à la chirurgie et à la chimiothérapie. Ses indications sont liées au type de la tumeur, à sa localisation, à son stade et à l'état général du patient. Elle peut être faite en ambulatoire, c’est-à-dire sans hospitalisation, car les séances sont de courte durée et les effets secondaires moindres que lors d'une chimiothérapie.
On distingue quatre grandes techniques de radiothérapie :
La radiothérapie externe : c'est la plus utilisée, la source de rayonnement est à l'extérieur du malade. Les bombes au cobalt, qui utilisent une source radioactive gamma de cobalt 60, ont disparu, au profit des accélérateurs linéaires de particules de rayonnement X haute énergie et faisceaux d'électrons. Il existe trois techniques principales : la radiothérapie conventionnelle, la radiothérapie conformationnelle et la tomothérapie ou radiothérapie hélicoïdale
La curiethérapie : la source radioactive est placée pendant une durée limitée (le plus souvent quelques heures) ou définitivement, à l'intérieur du malade, dans la tumeur ou dans une cavité à son contact. Trois techniques principales, elles même se subdivisent en sous-techniques suivant leur débit de dose (bas débit et haut débit) et leur type de chargement (manuel ou différé). Il s'agit de la curiethérapie interstitielle, la curiethérapie endocavitaire et la curiethérapie endoluminale
La radiothérapie métabolique vectorielle : la source radioactive est liquide, injectable, non scellée, et va se fixer sur les cellules cibles.
La radiochirurgie utilise un ou plusieurs faisceaux ultra-focalisés. Trois types d'appareillage sont utilisés : le Gamma-Knife, le Novalis, et l´accélérateur adapté avec micro-multilames.
La radiothérapie curative : cherche le contrôle voire la guérison du cancer en l'absence de lésions à distance. Elle peut être utilisée seule ou en association avec la chirurgie ou la chimiothérapie.
La dose nécessaire dépend du type et du volume de la tumeur, certaines étant très radiosensibles alors que d'autres sont radiorésistantes. La dose permettant le contrôle tumoral doit être inférieure à la dose de tolérance critique des organes, ce qui implique une technique rigoureuse au risque de ne pas délivrer une dose suffisante et d'avoir une récidive locale ou au contraire de délivrer une dose excessive et d'entraîner un effet secondaire. Le protocole habituel délivre une dose de 10 Gy par semaine à raison de 5 séances de 2 Gy par jour. La dose totale varie selon les cas de 30 à 70 Gy.
La radiothérapie palliative cherche à soulager le patient par de légères doses, permettant d'atténuer la douleur résultant de cancer trop avancé. Ce traitement doit être de courte durée et peu agressif, pour entraîner le moins de désagréments possible au patient.
Son efficacité est :
Antalgique : L'effet antalgique de l'irradiation est quasiment constant et se manifeste rapidement en quelques jours. Elle est souvent utilisée dans les douleurs des métastases osseuses. La disparition de la douleur se produit dès les premières séances, après parfois une recrudescence douloureuse due à l'inflammation radio induite.
Hémostatique : Dans le cas des hémorragies persistantes que l'on retrouve parfois dans des cancers du rectum, de la vessie, ORL ou gynécologiques, quelques séances de radiothérapie entraînent l'assèchement et l'arrêt du saignement.
Décompressive : Dans les cancers avec signes de compression médullaire - qui constituent une urgence, ou radiculaire, la radiothérapie peut être un traitement efficace, à condition de la commencer dès les premiers signes de compression. Elle doit être de courte durée, souvent juste quelques séances afin de limiter l'irradiation vertébrale. De plus, les œdèmes par compression veineuse ou lymphatique sont également bien améliorés par la radiothérapie.
Selon la localisation et le stade des tumeurs, la radiothérapie peut être utilisée seule, mais elle est le plus souvent combinée avec un traitement chirurgical et/ou une chimiothérapie et/ou une hormonothérapie.
Cette thérapie traite une région localisée autour d'une tumeur. Le champ des radiations couvre souvent aussi le réseau lymphatique drainant la tumeur.
Pour traiter la tumeur et ses extensions éventuelles sans léser les tissus sains environnants, on irradie la cible successivement selon différents angles, de telle sorte que les champs d'irradiation se superposent sur la région à traiter. Le maximum de radiation est alors localisé à la zone tumorale.
La dose de radiations délivrée en radiothérapie se mesure en Gray (Gy). Le radiothérapeute prescrit une dose à délivrer ainsi que le fractionnement à utiliser (dose par séance). Il définit le cas échéant les contraintes de dose à ne pas dépasser dans les régions avoisinantes (organes à risques). La dose prescrite et son fractionnement dépendent de la localisation et de la nature de la maladie. Généralement une dose de 45 à 80 Gy est délivrée à la cible par fraction de 2 Gy/jour (ordre de grandeur).
La dose peut être délivrée par des faisceaux de photons ou d'électrons d'énergie comprise entre 1,25 MeV (bombe au cobalt) et plusieurs MeV pour les accélérateurs linéaires. Plus rarement les neutrons, les protons, les pions ou encore des photons d'énergie plus basse sont également utilisés. Le radiophysicien propose alors une planification du traitement qui sera validée ensuite par le radiothérapeute. Il s'agit d'établir le nombre et la disposition des faisceaux qui vont permettre de délivrer la dose à la cible en limitant la dose délivrée aux tissus sains.
La planification de la radio­thérapie repose sur la définition des volumes (délinéation des tumeurs et des organes à risque), à partir de l'imagerie 3D (scanner souvent, IRM, TEP). Les volumes définis sur le plan de traitement sont : GTV (Gross Tumor Volume) : inclut la tumeur proprement dite, le CTV (Clinical Target Volume) : inclut l'extension micro­scopique de la tumeur, l'ITV (Internal Target Volume) : tient comp­te des mouvements des organes, le PTV (Planning Target Volume) : correspond aux incertitudes de repositionnement du patient. La simulation du patient ou le centrage s'effectue le plus souvent sur un scanner de dosimétrie. Le patient est placé d'emblée en position de traitement qu'il conservera tout au long des séances
Pour un maximum de précision dans le repositionnement du patient, des systèmes de contention tels que des matelas thermoformés, des cales, ou masques pour les localisations tumorales de la tête et du cou sont réalisés. Les moulages : Parfois, il est nécessaire de réaliser :
- un système de contention permettant l'immobilisation parfaite du patient pendant la séance,
- un moulage du visage,
- une coquille en plastique pour le corps, oreiller, etc… Une préparation en salle de moulage est alors demandée avant la séance de simulation.
La séance de planification ou simulation nécessite généralement 15 à 60 minutes.
Le simulateur est un appareil de radiologie spécifique qui permet de planifier précisément le traitement du patient en simulant les paramètres de l'irradiation prévue. Ce n'est donc pas un appareil de traitement.
Le technicien installe le patient en position sur une table et, avec le radiothérapeute et le physicien, détermine les régions qui doivent être traitées. Le radiothérapeute examine alors les régions proposées au traitement à l'aide d'un écran de télévision et adapte le traitement en fonction des besoins du patient. Une radiographie est enfin prise pour donner un cliché permanent de la région à traiter.
Une fois la simulation terminée, le technicien marque la région à traiter sur la peau du patient à l'aide d'un stylo feutre et fait quelques petits tatouages. Ces marques permettent au patient de se positionner avec précision sur la machine. Le technicien indique alors au patient combien de temps il devra conserver ces marques sur sa peau. Si un moulage en plastique est réalisé, les marques sont faites à l'encre sur la coquille et non sur la peau.
 
Voici les doses maximales admissibles de certains organes : Moelle épinière : 45 Gy, Tronc cérébral : 54 Gy, Chiasma optique : 54 Gy, Nerf optique : 60 Gy, Cerveau : 60 à 70 Gy, Parotides : 40 à 60 Gy, Larynx : 60 à 64 Gy, Poumons : 20 Gy, Foie : 20 Gy, Os : 50 Gy, Prostate : 75-80 Gy, Cœur : 45-50 Gy, Cristallin : 12 Gy, Thyroïde : 20 Gy
Comme tout traitement une surveillance s'impose. Elle s'assure : de la bonne réalisation technique de l'irradiation, de la bonne tolérance du patient, jugée sur la clinique essentiellement, en surveillant l'apparition d'effets secondaires, de la bonne efficacité du traitement, jugée sur la clinique et les examens complémentaires.
Le bon fonctionnement du générateur de rayonnement est contrôlé par les ingénieurs, le technicien biomédical ou le radiophysicien du service de radiothérapie ; le contrôle périodique des doses qu'il délivre est effectué par le radiophysicien. Le détail de ces contrôles obligatoires est rédigé par l'Afssaps. Le bon positionnement du malade et du faisceau est contrôlé par le manipulateur et le radiothérapeute lors de la première séance de repérage.
Les temps d'irradiation, les doses délivrées et les collimations sont programmés par le dosimétriste et le radiophysicien en coopération avec le radiothérapeute à l'aide d'outils informatiques.
La bonne installation du malade sur la table et le suivi du traitement sont contrôlés à chaque séance par le manipulateur et lors des consultations, par le radiothérapeute.
La surveillance du malade pendant toute la durée de la radiothérapie est assurée par le médecin radiothérapeute et par son médecin traitant. Elle a pour but essentiel de s'assurer de la bonne tolérance par le malade et de la bonne efficacité du traitement.
Lors de la première consultation, longue, le patient est informé de toutes les modalités techniques de la radiothérapie et des effets indésirables et secondaires à surveiller. Il est pesé et des conseils hygiéno-diététiques sont donnés. Une évaluation psychologique est faite et un suivi ou un traitement sont envisagés. Un traitement symptomatique est également prévu selon les cas - douleur, anxiété, troubles digestifs, amaigrissement ...
Puis des consultations de suivi sont effectuées de façon hebdomadaire. Elles ont pour but de soutenir le patient sur le plan psychologique de façon adaptée, d'apprécier la tolérance clinique, sur le plan général - poids, fatigue, état général et sur le plan locorégional - apparition de complications locales aigües, de suivre l'évolution de la lésion, grâce à la clinique et aux symptômes ou grâce à des examens complémentaires biologiques ou radiologiques, de suivre sur le plan hygiéno-diététique le patient. Parfois l'irradiation doit être interrompue en cas d'intolérance majeure.
En fin de traitement, le radiothérapeute rédige un compte rendu complet précisant notamment la technique utilisée, les doses délivrées, les effets secondaires éventuellement rencontrés, la tolérance et l'efficacité. Ce compte rendu est adressé aux différents médecins responsables du patient.
Les effets secondaires peuvent être divers et variés suivant la localisation de l'irradiation. Dans tous les cas, on distingue la toxicité aiguë de la toxicité tardive.
La toxicité aiguë regroupe les conséquences après le traitement et jusqu'à 6 mois après. Elle touche surtout les tissus à renouvellement rapide comme la peau, les muqueuses, la moelle osseuse. La toxicité tardive regroupe les effets secondaires qui apparaîtront entre 6 mois et 30 ans après la fin de l'irradiation. Elle est irréversible et touche essentiellement les tissus de soutien, avec développement d'une fibrose.
Ci-dessous, les effets secondaires en fonction des différents sites :
Yeux : cataracte induite à partir de 10 Gy, la rétine est radio résistante, > 50 Gy, risque de nécrose de l'œil
Au niveau ORL : toxicité aiguë : mucite, agueusie, toxicité tardive : xérostomie vers 30 à 40 Gy, nécrose osseuse, hypothyroïdie, risque dentaire
Cheveux : Alopécie à 30 Gy, définitive à 40 Gy
Œsophage : Œsophagite aiguë à 40 Gy, sténose tardive si plus de 60 Gy
Poumons : toxicité aiguë : pneumopathie radique (toux, asthénie, dyspnée, état fébrile), toxicité tardive : insuffisance respiratoire, variable en fonction du volume pulmonaire irradié
Cœur : toxicité aiguë : péricardite à partir de 50 Gy, toxicité tardive : risque coronariens
Intestin : toxicité aiguë : diarrhée, douleurs, toxicité tardive : grêle radique si dose supérieure à 45 Gy
Organes de reproduction : stérilité définitive ou temporaire possible en fonction de l'âge à partir de 6 à 12 Gy
testicules : Oligospermie transitoire : 0.2 Gy, Azoospermie transitoire : 2 Gy, Azoospermie définitive : 6 Gy
Ovaires : Stérilité temporaire : 3 Gy, Stérilité définitive : 12 Gy
Vessie : toxicité aiguë : pollakiurie, brulure mictionnelle, toxicité tardive : fibrose de la vessie à partir de 60 Gy
Reins : insuffisance rénale
Moelle épinière : Myélite radique (exceptionnel)
Peau : l'érythème apparaissant dans les deux semaines, suivi d'une desquamation sèche
la radiodermite exsudative, formée de phlyctènes pouvant suinter, la radionécrose aiguë, ulcération douloureuse. Toxicité tardive : l'atrophie, les troubles de la pigmentation, télangiectasies, scléroses.
En cas d'effet indésirable grave, un surdosage doit être évoqué, mais aussi une radiosensibilité individuelle augmentée (défaut de réparation de l'ADN).
 
La radiothérapie conformationnelle tridimensionnelle à modulation d'intensité (RCMI) rendent possible l'optimisation de la dose à des volumes cibles complexes jouxtant d'autres structures saines à risque, mais de nombreux faisceaux de radiation de petite taille augmentent les imprécisions en termes de dose délivrée. La localisation précise de la tumeur et des structures sensibles est un défi dans la mise en route de la RCMI en routine clinique.
Comme toujours en radiothérapie, la sélection et définition des volumes cibles, la localisation des structures sensibles et la vérification du positionnement et des faisceaux sont les points importants de la mise en œuvre.
La planification de la radiothérapie repose sur la définition des volumes basés sur la délinéation des tumeurs et des organes à risque, à partir de l'imagerie tridimensionnelle (scanner le plus souvent, IRM, TEP). Ces volumes de traitement permettent de planifier au mieux la dose délivrée au sein du volume cible mais aussi de limiter la toxicité aux organes sains. Les volumes définis sur le plan de traitement sont :
- le ClV (Gross Tumor Volume) : inclue la tumeur proprement dite
- le ClV (Clinical Target Volume) : inclut la probabilité d'extension microscopique de la tumeur
l'ITV (Internai Target Volume) : prend en compte les mouvements des organes
- le PlV (Planning Target Volume) : correspond aux incertitudes de repositionnement du patient.
La simulation du patient ou le centrage s'effectue le plus souvent sur un scanner de dosimétrie. Le patient est placé d'emblée en position de traitement qu'il conservera tout au long des séances. Pour un maximum de précision dans le repositionnement du patient, des systèmes de contention (matelas thermoformés, cales, masques pour les localisations tumorales de la tête et du cou) ou repères cutanés pour s'assurer du bon repositionnement à chaque séance.
Après simulation, le radiothérapeute définit les volumes selon l'histoire clinique de la tumeur et des organes à risque au pourtour. Puis, un logiciel de planification simule les faisceaux de traitement, le type, l'énergie des particules pour obtenir une balistique qui couvrira au mieux les volumes cibles et épargnera les organes à risque. La couverture des volumes s'évalue sur des histogrammes Dose-Volume.
Le repositionnement du patient à chaque séance est contrôlé par la pratique d'images embarquées dites portales qui permettront de comparer la position du patient le jour de la séance avec celle réalisée initialement en simulation.
Les progrès de l'informatique (en particulier des algorithmes de planification dosimétrique inverse) et les avancées technologiques des accélérateurs linéaires de particules (collimateurs multilames ou MLC) ont permis le développement de la radiothérapie conformationnelle avec modulation d'intensité (RCMI) Celle-ci permet de sculpter des courbes isodoses autour des volumes cibles (distributions de dose concaves) et ainsi limiter la dose aux organes à risque à proximité des lésions tumorales, en particulier dans le cadre d'irradiations prostatique et ORL.
La RCMI est d’application encore limitée en raison de la complexité de mise en place et de contrôle qualité de la technique et du temps d'irradiation augmenté (on traite moins de malades par machine).
En premier 1ieu, la RCMI a été réalisée avec des faisceaux stationnaires, puis est apparue la modulation d'intensité en arcthérapie associant alors les mouvements du collimateur multilames à la rotation du bras de l'accélérateur. Les collimateurs multilames modifient la fluence (quantité de photons par unité de surface), on obtient des faisceaux non homogènes en intensité en déplaçant les lames lors de faisceaux statiques successifs (technique dite du (step and shoot), ou par un mouvement en continu des lames (technique dynamique en fenêtre glissante dite (sliding window).
Gating ou asservissement respiratoire, le volume tumoral peut se déplacer selon les mouvements cardiaques ou respiratoires, ou selon les variations des volumes d'autres organes de proximité (vessie, rectum).
Les mouvements respiratoires peuvent être intégrés dans la planification en ajoutant des marges autour du volume cible mais on augmente beucoup le volume aux organes à risque autour. Le gating limite la taille des champs et évite l'irradiation du tissu pulmonaire sain. Il existe 3 familles d'asservissement respiratoire : blocage de la respiration pendant l'irradiation, synchronisation de l'irradiation avec la respiration, suivre en temps réel le volume cible quelle que soit l'importance des mouvements respiratoire.
Le blocage respiratoire est réalisé durant le scanner de dosimétrie puis à chaque séance en inspiration volontaire par le patient ou par l'intermédiaire d'une valve sur spiromètre. Cette technique nécessite une collaboration du malade.
La synchronisation consiste à une respiration libre et le déclenchement du faisceau se fait lorsque la cible se trouve dans la trajectoire. C'est l'appareil qui déclenche le traitement au bon moment grâce à des capteurs.
La dernière technique, le tracking, traitr la tumeur en la suivant sans interrompre le faisceau alors que le patient respire librement. Le faisceau doit donc se déplacer en même temps que la tumeur. Cette méthode nécessite souvent l'implantation de fiduciels (repères métalliques) à proximité de la lésion.
Les nouvelles techniques de radiothérapie n'ont de bénéfices que si l'on réduit les incertitudes liées aux repositionnements. L'objectif de l'IGRT est de localiser avant et pendant la séance les modifications de position ou de volume des organes sains et du volume cible. La visualisation du volume cible peut se faire en se basant sur des repères implantés dans la tumeur. Ou alors, elle peut faire appel à un scanner dédié dans la salle de traitement, ou à des panneaux d'acquisition d'images portales en rotation et reconstruction 3D en un tour en utilisant les photons mégavoltés de la machine (cone beam ou CBCT-MV), ou par l'ajout de tube à rayons X kilovoltés sur le bras de l'accélérateur (CBCT-kV).
L'IGRT permet ainsi d'obtenir une précision inter-séance avec modification du volume en cours de traitement si modifications anatomiques de celui-ci.
 
Avec la VMAT (volumetry modulated arc therapy) : traitements rotationnels en modulation d'intensité associant l'ensemble des degrés de liberté permis par l'accélérateur (déplacement des lames, variations de la vitesse du bras, variations du débit de dose et variations de la rotation du collimateur.
Les constructeurs proposent la modulation d'intensité en arcthérapie sur les accélérateurs linéaires (Rapidarc de Varian et VMAT de Elekta). Le nombre d'unités moniteur (UM) nécessaire à la réalisation de ce traitement et les temps d'irradiation sont diminués versus une RCMI à faisceaux stationnaires (les bénéfices du VMAT en termes dosimétriques vs RCMI à faisceaux stationnaires reposent sur des données de faibles niveaux de preuve).
Gating ou asservissement respiratoire : Le volume tumoral peut se déplacer selon les mouvements cardiaques / respiratoires, ou selon les variations de volume d'organes de proximi­té (vessie, rectum). Le gating limite la taille des champs et évite l'irradiation du tissu pulmonaire sain. Il en existe 3 : blocage respiratoire pendant l'irradiation (nécessite une collaboration du malade), synchro­nisation de l'irradiation avec la respiration ()déclenchement du faisceau lorsque la cible se trouve dans la trajectoire), suivi en temps réel du volu­me cible quelle que soit l'importance des mouve­ments respiratoire (le faisceau se déplace en même temps que la tumeur.
 
La tomothérapie hélicoïdale combine la technologie du scanner à celle de la radiothérapie conformationnelle (radiothérapie par faisceaux modulés en intensité et guidées par l'image). Le scanner établit le profil de la tumeur, puis on détermine la dose de rayons à administrer grâce à un petit accélérateur linéaire de 6Mv monté sur l’anneau du scanner et qui peut tourner de 360°, ceci permet d'obtenir la meilleure dose efficace pour la tumeur concernée, tout en épargnant les tissus sains adjacents. Le collimateur multilame contrôlé par ordinateur permet d’adapter l'intensité et la forme des faisceaux de rayons (champ de 40 cm de large par 1 à 5 cm).
A chaque rotation on traite une coupe de la tumeur ciblée en dirigeant de manière ultra-précise le rayonnement sur la tumeur. L'intérêt de cette technologie est de protéger les tissus normaux en ne les exposant qu'à une quantité minime de radiations, tout en bombardant la tumeur d'une dose plus importante et donc plus efficace. Ceci permet une irradiation modulée en intensité de type hélicoïdale, équivalente aux mouvements d'un scanner hélicoïdal diagnostique, en traitant de grands champs d'irradiation sans problème de jonctions de faisceaux par une seule rotation hélicoïdale. Temps d'irradiation non négligeable du fait de l'irradiation coupe par coupe. Afin d'y remédier, des méthodes de traitement en arc thérapie volumique modulée ont été développées avec une irradiation de l'ensemble du volume cible au cours de la rotation.
ARC thérapie dynamiqueCette technique utilise une rotation du bras d'un accélé­rateur linéaire isocentrique avec déplacement simulta­née des lames et modulation de la fluence. L'IMRT s'effec­tue par superposition de plu­sieurs arcs qui ont des formes de champs diffé­rentes. Un système d'image­rie embarquée permet également de vérifier le reposi­tionnement du malade. Pour s'adapter au mieux au volu­me cible, l'irradiation se fait de façon continue sur une ou plusieurs rotations du bras de l'accélérateur.
La radiochirurgie ou stéréo radiothérapie est une technique non invasive permettant de traiter des malformations artério-veineuses, des tumeurs bénignes (neurinome de l'acoustique, méningiomes, adénomes hypophysaires)le plus souvent ou plus rarement des cancers (métastases cérébrales surtout plus rarement gliomes) sans avoir recours au geste chirurgical. Elle consiste à irradier une zone du cerveau de manière très précise, cette irradiation se faisant dans des conditions stéréotaxiques. Cette technique opérée à l'aide d'un irradiateur dédié (accélérateur linéaire ou multiples sources de cobalt 60) ou de collimateurs additionnels sur un accélérateur linéaire traditionnel permet de traiter des cibles de petite taille (typiquement de diamètre inférieur à 3 cm), mais aussi d'effectuer des traitements dit "fonctionnels". Elle diffère de la radiothérapie traditionnelle, tout d'abord par le mode de repérage stéréotaxique propre à la neurochirurgie mais surtout par le fait que, le plus souvent, le but n'est pas un effet différentiel (la radiothérapie traditionnelle utilise le fractionnement de la dose pour permettre la réparation des tissus sains) mais une nécrose localisée du tissu nerveux ou une artérite permettant de boucher une malformation artério veineuse.
Les systèmes les plus répandus sont le Gamma Knife et le Novalis (qui utilise un accélérateur dédié). Cette technique est peu répandue car très onéreuse et nécessité de patientèle suffisante pour ces indications relativement limitées pour pouvoir amortir le matériel et son entretien.
Le traitement de cibles de dimensions réduites est possible, avec possibilité de traitements stéréotaxiques des tumeurs intracrâniennes bénignes, sans disposer de machine dédiée·avec la RCMI en VMAT.
Il ne faut pas confondre avec un nouveau appareil de stéréotaxie "corps entier" appelé le Cyberknife est un accélérateur de 6MV avec col­limateur (iris), qui se comporte comme un dia­phragme monté sur un robot industriel et qui est guidé en temps réel par un dispositif de scopie radiologique. Il est possible de réaliser un nombre important de faisceaux non coplanaires (100 en moyenne) avec une orienta­tion du bras dans toutes les directions (jusqu'à 1 200 positions) avec 6 degrés de liberté. Cette technique permet une précision de 0.2 mm pour les tumeurs immobiles et de 1.5 mm pour les tumeurs variant avec la respiration. Le repositionnement est très précis. Seul appareil avec guidage en temps réel grâce à un système d'imageurs orthogonaux kilovoltés fixe au plafond avec des récep­teurs dans le sol. Le CyberK­nife suit la cible en cours de traitement, en temps réel avec repositionnement auto­matique basé sur l'image acquise per-traitement. Le but biologique est celui de la radiothérapie classique mais en hypofractionné (correspondant à des équivalent de dose élevés et des séances longues).
La technique VMAT nécessite de contrôler simultanément la vitesse du bras, l'angle du collimateur, la position variable du collimateur multilame et l'importance du débit de dose, pour chaque arc. Le tout géré par des algorithmes, l'utilisateur définit le nombre d'arcs et le degré de rotation de chaque arc et le niveau de positionnement des points de contrôle dans les arcs : tous les 2, 3, 4 ou 6° pour lesquels l'optimisation est réalisée. Entre ces points de contrôle l'accélérateur interpole la position des lames en contrôlant par feedback le nombre d'UM délivré à chaque point de contrôle. Les valeurs limites sont la vitesse de rotation maximum du bras et la vitesse de déplacement des lames. Une angulation différente de zéro est appliquée au MLC afin de bénéficier de trajectoires non coplanaires par rapport aux volumes définis, et d'augmenter dans le sens tête-pied la taille des volumes irradiés au cours d'une rotation (diagonale du champ). L’optimisation est basée sur un algorithme itératif. Par exemple, priorité à la conformation du collimateur, avec débit de dose et vitesse de rotation du bras aux valeurs maximales, puis modulation en priorité du débit de dose puis de la vitesse de rotation du bras. La distribution de dose est calculée pendant l'optimisation avec d'autres algorithmes avec calcul de convolution 3D du rayonnement diffusé et une prise en compte des hétérogénéités présentes dans le milieu. Le temps d'optimisation est à l'heure actuelle de 15 à 45 minutes selon la localisation.
L’implémentation de cette technologie est possible sur les accélérateurs Varian et Elekta à collimateur de 120 lames et système d'imagerie embarquée avec acquisition cone beam. La mise à jour d'anciennes machines peut être réalisée pour fonctionner avec le réseau existant et le logiciel de dosimétrie installé. Cette nouvelle modalité ne demande que peu de mesures supplémentaires par rapport à celles déjà effectuées pour la RCMI conventionnelle. Des tests spécifiques sont cependant à réaliser afin de valider pas à pas le fonctionnement des différents paramètres que sont le collimateur multilames, la rotation du bras et la variation du débit.
Toutes les localisations sont susceptibles de bénéficier de cette technologie.
La rapidité du traitement permet un confort optimal des patients lorsqu'ils supportent mal la position allongée et une diminution du risque de mouvement interne de l'organe irradié et de mouvement externe des patients sur la table de traitement.
Contrôle de qualité : pour les techniques spécifiques VMAT compliqué car nombreux degrés de liberté à contrôler (homogénéité / symétrie des faisceaux, précision dosimétrique en rotation, précision de positionnement du collimateur multilames, synchronisation rotation de bras / délivrance de la dose/collimateur multilames)
La RCMI par arcthérapie requiert des nouvelles méthodes d'assurance qualité volumique avec vérification du plan dosimétrique sous l'accélérateur avant le traitement de chaque patient. Une chambre d'ionisation, reliée à des dosimètres peut être utilisée dans divers fantômes équivalents eau. Une distribution de dose planaire est vérifiée soit par film, soit en utilisant un imageur portal associé à des logiciels d'analyse. La cohérence entre la close calculée et la close réalisée par l'accélérateur linéaire doit être ainsi vérifiée clans les conditions de traitement sur fantômes anthropomorphes (en termes de dose totale et de cohérence de la distribution de dose).
L'hadronthérapie utilise un faisceau de particules lourdes (hadrons) (contrairement à la radiothérapie conventionnelle qui utilise essentiellement des rayons X, ou électrons) avec protons (protonthérapie) et des ions carbone. Les neutrons sont peu utilisés car leur pic de Bragg est moins prononcé que pour les particules lourdes chargées.
Grâce à leur charge électrique les hadrons sont accélérés dans des accélérateurs de particules et être guidés en faisceaux. Ils permettent une balistique plus précise. En effet leur dépôt d'énergie, en fin de parcours est plus important (comparativement au reste du parcours où il est faible) qu'avec des photons (pour lesquels le dépôt en énergie est relativement linéaire), l’essentiel de l'énergie de la particule est déposée sur une courte distance, en épargnant mieux les tissus sains environnants. Les cellules touchées meurent 3 à 10 fois plus vite et grâce à l'imagerie en temps réel.
Leur effet biologique est supérieur à celui des photons (on parle d'effet biologique relatif). Les dégâts sont supérieurs (d'un facteur 5 à 20) à ceux causés par des photons en radiothérapie et supérieurs à ceux de la protonthérapie..
Environ 1% des patients traités aujourd'hui avec des photons devrait certainement être traités avec des protons puisque les résultats sont meilleurs que ceux obtenus en radiothérapie. Les particules sont accélérées dans un cyclotron ou un synchrotron (ions carbone). Le dépôt d'énergie dans les tissus est inversement proportionnel au carré de vitesse. Tant qu'elles possèdent une vitesse élevée (énergie > 50 MeV/u), leur effet ionisant sur les tissus reste relativement faible. La plus grande partie du dépôt d'énergie a lieu vers la fin de leur parcours sur quelques millimètres, pour ensuite diminuer rapidement (pic de Bragg). L'énergie de la particule à la sortie de l'accélérateur règle la profondeur de pénétration et la position du maximum d'effet. Ce comportement permet ainsi de déposer une dose très élevée à la tumeur tout en épargnant les tissus environnants et/ou les organes à risque.

Pour les ions carbone : la densité d'ionisation est élevée à la fin du parcours.
La carbonethérapie est destinée au traitement de tumeurs inopérables ou incomplètement résécables et très radiorésistantes, dans des tissus sains radiosensibles. Ceci limite l’efficacité des radiothérapies classiques, dont la photonthérapie conformationnelle avec modulation d’intensité et la protonthérapie, les techniques avancées de radiothérapie (arcthérapie dynamique, tomothérapie ou Cyberknife), elles perdent leurs qualités balistiques dès que la cible dépasse 5 à 6 cm de diamètre moyen.
Ces avantages nécessitent un contrôle efficace du tir (en cours de développement ou d’étude), sinon lésions périphériques plus graves qu’avec les solutions classiques.
La carbonethérapie est destinée au traitement de tumeurs inopérables ou incomplètement résécables et très radiorésistantes, dans des tissus sains radiosensibles. Ceci limite l’efficacité des radiothérapies classiques, dont la photonthérapie conformationnelle avec modulation d’intensité et la protonthérapie, les techniques avancées de radiothérapie (arcthérapie dynamique, tomothérapie ou Cyberknife), elles perdent leurs qualités balistiques dès que la cible dépasse 5 à 6 cm de diamètre moyen.
Ces avantages nécessitent un contrôle efficace du tir (en cours de développement ou d’étude), sinon lésions périphériques plus graves qu’avec les solutions classiques.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Hadronth%C3%A9rapie
http://fr.wikipedia.org/wiki/Radiothérapie

 
Riou O, Louvel G, Azria D, Fenoglietto P. Radiothérapie conformationnlle avec modulation d’intensité en arcthérapie. Nouveau cancérologue, 2011 ;4(1) :31-35


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