adiothérapie guidée par la tomographie conique (cone beam computedomography) : mise en œuvre et applications cliniques
one beam CT based image guided radiotherapy: Implementation and clinical use
. de Crevoisiera,b,∗, R. Garciac, G. Louvela,b, M. Marguetc, C. Lafonda, V. Bodezc
Département de radiothérapie, centre Eugène-Marquis, avenue Bataille Flandres-Dunkerque, CS44229, 35000 Rennes cedex, FranceInserm, U642, 35000 Rennes, FranceService de physique médicale, institut Sainte-Catherine, 1750, chemin du Lavarin, 84000 Avignon, France
n f o a r t i c l e
istorique de l’article :ecu le 19 juin 2009ecu sous la forme révisée4 juin 2009ccepté le 26 juin 2009isponible sur Internet le19 aout 2009
ots clés :adiothérapie guidée par l’imageariations anatomiquesone beam CT
r é s u m é
Le tomographe conique (CBCT) est constituée d’une source de basse énergie et d’un détecteur plan montésur le bras de l’accélérateur linéaire permettant, après acquisition d’un grand nombre de projectionsbidimensionnelles, de reconstruire des images tomographiques. Disponible sur tous les nouveaux accé-lérateurs, il permet de s’assurer de la bonne localisation de la cible tumorale sous l’accélérateur et ainside réaliser une radiothérapie guidée par l’image (IGRT), voire, dans certains cas, par la dose (DGRT), dansun processus relativement complexe. La radiothérapie guidée par tomographie conique est indiquée dansles localisations tumorales présentant des variations anatomiques significatives (déplacements ou défor-mations) et irradiées avec des techniques très conformationnelles nécessitant une haute précision, enparticulier en cas de dose élevée ou d’irradiation hypofractionnée. L’expérience clinique est encore limi-tée et porte principalement sur les tumeurs prostatiques, ORL, bronchiques et les indications d’irradiationen conditions stéréotaxiques. Le contrôle de qualité portant spécifiquement sur la tomographie coniqueet la formation des personnels sont fondamentaux. La radiothérapie guidée par tomographie coniqueest une technique non encore optimisée mais qui va amplifier le bénéfice clinique des techniques demodulation d’intensité avec les nouvelles modalités d’imagerie.
The kV cone beam CT (CBCT) consists of an X-ray tube and a flat panel detector placed perpendicularly tothe treatment beam, allowing the acquisition of hundreds of projections in one rotation of the gantry aboutthe patient. Available in all new linear accelerators, the CBCT provides volumetric imaging in treatmentposition proving the realization of image- and dose-guided radiotherapy (IGRT and DGRT). The clinical
indications correspond to mobile tumours irradiating with high precision required techniques, such asstereotactic, hypofractionated or high dose radiotherapy. The clinical experience is still very limited andconcerns mainly prostate, head and neck and lung tumours. The registration and treatment protocolsare briefly described. Quality control and training are major issues. CBCT based IGRT is a new techniquewhich needs to be optimized. However, it should provide significant clinical benefit in combination with
apy and new imaging modalities for target delineation.e de radiothérapie oncologique (SFRO). Published by Elsevier Masson SAS.
All rights reserved.
et organes à risque de toxicité), par segmentation à partird’une seule tomodensitométrie (TDM), dite de planification. Lessimulations informatisées ont actuellement une haute précision
(millimétrique) et la distribution de dose peut être très optimisée,en particulier en utilisant les techniques de modulation d’intensitéconduisant au total à une irradiation apparemment satisfaisantede haute précision. Or des variations anatomiques peuvent sur-venir entre les séances d’irradiation (interfractions) ou pendant
RO). Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
es quelques minutes de la séance d’irradiation elle-même (intra-raction). Ces variations peuvent correspondre à des déplacementsu des déformations d’organes, non pris en compte par l’imagerieortale. En effet, dans une pratique standard de radiothérapie,eule la bonne position du patient (et non de la tumeur) sous’accélérateur est contrôlée épisodiquement, par cette imagerieortale, qui ne visualise que les structures osseuses. Ces varia-ions anatomiques ont pour conséquences éventuelles que la doseélivrée ne corresponde plus à la dose planifiée initialement, seraduisant potentiellement par un « sous-dosage » du volume-cibleumoral et/ou un surdosage des organes à risque. Les conséquencesliniques sont alors une diminution du taux de contrôle local et/oune augmentation de la toxicité, ainsi qu’une faible corrélationntre histogrammes dose-volume calculés lors de la planificationt toxicité de l’irradiation.
Depuis l’avènement des techniques conformationnelles, desarges de « sécurité » ont été introduites dans la planification
utour du volume-cible anatomoclinique (clinical target volumeCTV]) pour justement prendre en compte ces variations ana-omiques, en délivrant finalement la dose dans un volumelargi correspondant au volume-cible prévisionnel (planning targetolume [PTV]). Cependant, ces marges ont été définies initialementlutôt empiriquement et pouvaient être mal ajustées : insuffisantes,lles exposent à un risque de récidive par « sous-dosage » tumoralt, trop larges, elles exposent à un risque de toxicité [7,14]. Plusécemment, le choix de ces marges été défini rationnellement à par-ir d’une quantification effective des déplacements et basé sur des
odèles statistiques de probabilité de couverture du volume-cible,els que ceux proposés par Van Herk et al. ou Stroom et Heijmen46,43]. Si ces modèles de marges sont bien ajustés à l’échelle d’uneopulation, ils peuvent être inappropriés à l’échelle du cas par-iculier du patient. Pour répondre à cette problématique et dans’objectif que la dose délivrée corresponde effectivement à la doselanifiée, des équipements d’imagerie ont été intégrés dans lesccélérateurs définissant le concept de radiothérapie guidée par’image (IGRT) [5,21,49].
La modalité la plus répandue de radiothérapie guidée par l’imagest basée sur l’utilisation de la tomographie conique (cone beamomputed tomography), qui permet une visualisation directe dea tumeur et des organes à risques au moment de la séance’irradiation. Le tomographe conique est proposé par les différentsonstructeurs lors de l’acquisition de tout nouvel accélérateur.
. Aspects techniques et réalisation pratique d’uneadiothérapie guidée par tomographie conique
.1. Description du tomographe conique et de son utilisation
La radiothérapie guidée par tomographie conique utilise laechnologie des détecteurs bidimensionnels embarquée sur lesccélérateurs linéaires, en mode kilovoltage (kV) ou mégavoltageMV). La tomographie conique en mode kilovoltage est constituée’une source de basse énergie et d’un détecteur bidimensionnelonté sur le bras de l’accélérateur linéaire, avec l’axe du système
’imagerie en mode kilovoltage perpendiculaire à celui du faisceauhérapeutique (commercialisé par ElektaTM et VarianTM) (Fig. 1).e système Megavoltage cone-beam CT (MV CBCT) de SiemensTM
onjugue un système d’imagerie portale doté d’un détecteur opti-isé pour les énergies du faisceau de traitement et un faisceau à très
aible débit de dose. L’acquisition d’un grand nombre de projections
idimensionnelles (300 à 600) sur une rotation de 180 à 360◦ en unedeux minutes permet la reconstruction d’images tomographiques,ui peuvent être comparées à l’acquisition scanographique initiale.
Outre la réalisation d’images par tomographie conique, cesquipements permettent aussi l’acquisition d’une image dyna-
Fig. 1. Le tomographe conique en mode kilovoltage (kV) est composé d’un tube àrayons X et d’un capteur plan. Le faisceau de rayons X est orienté perpendiculaire-ment au faisceau de traitement de haute énergie (MV). Sa mise en place est assuréepar des bras mécaniques manuels ou robotisés.
mique (scopie) et l’acquisition d’une image fixe (en modekilovoltage ou mégavoltage) ou deux images fixes orthogo-nales. Le tomographe conique en mode mégavoltage permet parailleurs, de mesurer la dose recue par le patient. D’autres déve-loppements sont en cours exploitant la combinaison de plusieursincidences fixes (tomosynthesis) [9].
Le schéma global d’utilisation du tomographe conique estprésenté sur la Fig. 2. Le patient est placé sous l’accélérateur àpartir des points de référence cutanés (ou sur masque) définislors de la scanographie de planification. Les images acquises partomographie conique sont reconstruites à partir des différentesprojections. L’opérateur définit ensuite un volume d’intérêt (clipbox) centré sur le volume-cible et qui fera l’objet du recalage. Lesimages acquises par tomographie conique sont ensuite recaléesavec les images scanographiques de référence issues de la plani-fication dosimétrique. Le recalage est semi-automatique. Dans unpremier temps, il est automatique et porte principalement sur lesstructures osseuses. Un ajustement manuel est ensuite effectuépar le radiothérapeute pour faire correspondre le volume-cibletumoral, le plus souvent de densité tissulaire. Cette opérationde recalage génère finalement une proposition corrective dedéplacement de table dans les trois directions de l’espace et lestrois axes de rotation (si l’on dispose d’une table à six degrés deliberté). Des protocoles doivent définir les seuils de déclenchementde mouvements de table (non nécessaires en cas de déplacementde très faibles amplitudes) et des marges de tolérance (éventuelle-ment dépendant du volume-cible prévisionnel). À l’inverse, aprèsavoir effectué un déplacement correctif significatif en amplitude(de plus d’un centimètre), une seconde tomographie conique peutêtre proposée avant le traitement pour s’assurer de l’exactitude durepositionnement.
2.2. Délégation des tâches et formation des personnels
Les décisions d’appliquer des corrections à partir d’images
acquises par tomographie conique, juste avant de délivrer la dosequotidienne d’irradiation, doivent être clairement protocolisées. Encas de recalage automatique sur les structures osseuses, cette déci-sion peut incomber aux manipulateurs par délégation médicale.Les recalages effectués sur les structures tissulaires sont beaucoup
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ig. 2. Schéma global d’utilisation de la tomographie conique présentant le parcouar la prostate, un déplacement de table suffit à recaler le volume-cible en position’une tumeur ORL, le recalage ne suffit pas et une nouvelle planification se discute.
lus complexes de réalisation, requièrent une expérience radio-ogique et doivent être réalisés par des médecins. Dans tous lesas, la pratique de routine de la tomographie conique nécessitene appropriation totale par les manipulateurs. Le niveau de pré-ision élevé attendu dans la pratique de la radiothérapie guidéear l’image impose d’investir fortement dans la formation de cesersonnes [23]. Les évaluations d’acquis et de compétence actuel-
ement réclamées par les administrations prennent ici toute leurmportance. La qualité des corrections comporte une part tech-ique et une part humaine, les deux étant liées dans la phase’interprétation des images. Il est donc nécessaire d’établir desrotocoles décrivant les aspects techniques et méthodologiquest de les appuyer sur une évaluation et une assurance qualitéériodique.
.3. Assurance qualité
Mettre en œuvre un programme d’assurance qualité sur unrocessus technique directement lié à l’irradiation est une partie
ntégrante de la mise en œuvre de la technique elle-même. Cepen-ant les objectifs liés à l’application d’une radiothérapie guidéear l’image concernent un niveau de précision supérieur à celuiui a pu actuellement être atteint. L’assurance qualité couvre lesspects mécaniques et les qualités d’images. Divers fantômes et
ogiciels permettent de mesurer et suivre l’ensemble des para-
ient. Dans une situation de déplacement (ou de rotation) de volume-cible illustréecte de traitement. En cas de déformation majeure illustrée par une fonte tumorale
• paramètres images : signal/bruit, uniformités, résolutions encontraste, résolution spatiale, positions et épaisseurs de coupes,déformations, linéarités ;
• paramètres de table : linéarité et reproductibilité des mouve-ments.
Il est difficile de connaître l’impact d’une mauvaise qualitéd’image sur les applications cliniques mais il est indispensable,compte tenu des objectifs de favoriser une optimisation de chaquesystème et de maintenir constants les paramètres initiaux de larecette. L’impact dosimétrique du plateau de la table de traite-ment est aussi à évaluer car les formes et constituants influencentdifféremment les résultats des tests.
La radiothérapie guidée par l’image requiert des méthodesrapides et fiables d’assurance qualité pour assurer la coïncidencedes faisceaux de haute et basse énergies, et du positionnementdes reconstructions tomodensitométriques. Les protocoles cou-rants sont basés sur l’observation de déviations contenues dans desimages de fantômes, des marqueurs, des mesures d’unités Houns-field. Cette méthode est longue. Des logiciels d’analyse sont encours de développement qui permettront de fiabiliser les résul-tats et de mettre en œuvre les tests quotidiennement [38]. Unaspect intéressant apparaît dans le repositionnement précis desfantômes dosimétriques car les validations des distributions de
doses très sculptées sont rapidement affectées par des différencesmillimétriques [52]. Dans le cadre de l’assurance qualité, il convientaussi d’optimiser les paramètres d’acquisition afin de privilégier lesmeilleures qualités d’images mais en contenant la dose délivrée laplus faible possible [22].
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ig. 3. Superposition de l’acquisition scanographique initiale et d’une acquisition pnatomiques de la prostate, du rectum et de la vessie.
.4. Archivage
Deux aspects distincts concernent l’archivage des fichiers géné-és par l’application de modules dédiés à la radiothérapie guidée par’image. La quantité d’images produites dans un fonctionnemente routine nécessite des capacités d’archivage informatique jamaistteintes à ce jour. Les images portales de contrôle ont d’abordmpliquées historiquement une zone mémoire supplémentaire,’ensemble des paramètres de traitement requérant relativementeu de capacité, au regard des moyens actuels fournis avec lesrdinateurs. En revanche, les protocoles de guidage quotidiens etfortiori lorsqu’ils concernent des acquisitions tomographiques,
énèrent actuellement des difficultés informatiques importantes.e stockage en lui-même est réalisable mais les processus deauvegarde se déroulant en général en dehors des heures deraitement sur une plage horaire limitée sont problématiques. Parilleurs, lors d’un changement de version informatique, la migra-ion de ces sauvegardes vient encore compliquer l’organisationn ajoutant un temps important à l’immobilisation des équipe-ents.
. Apports de la tomographie conique selon lesocalisations tumorales
La tomographie conique est indiquée dans des localisationsumorales présentant des variations anatomiques significativesdéplacements ou déformations) et irradiées par des techniquesrès conformationnelles nécessitant une haute précision, en parti-ulier en cas de dose élevée. Le bénéfice clinique de la radiothérapie
uidée par tomographie conique est rapporté dans un nombreaible d’études et il n’existe pas d’études randomisées compa-ant une approche standard de radiothérapie conformationnelleimagerie portale) avec une radiothérapie guidée par l’image, laremière étape étant une étape de faisabilité et d’apprentissagees techniques.
ographie conique en vue d’une correction du positionnement basée sur les images
3.1. Tomographie conique dans les cancers de la prostate
Les cancers de la prostate sont une bonne indication d’utilisationde la tomographie conique. En effet, les mouvements prostatiquesintrapelviens peuvent être supérieurs aux marges standard pro-posées par le Groupe d’études des tumeurs urogénitales (GETUG),en particulier dans la direction postérieure où la marge n’est quede 5 mm alors que les déplacements peuvent atteindre 2 cm [3].Dans une étude récente ayant porté sur l’analyse de 4078 séanceschez 107 patients, 10 % des déplacements étaient supérieurs auxmarges définies par le volume-cible prévisionnel [6]. Par ailleurs,en l’absence d’hormonothérapie associée à l’irradiation, il existeclairement une relation dose-effet en termes de survie sansrécidive biochimique, survie sans récidive clinique et de surviespécifique, montrée dans plusieurs études randomisées [17,31].Pour ces tumeurs, une dose élevée (80 Gy) peut donc être délivrée,si possible par radiothérapie conformationnelle avec modulationd’intensité (RCMI). Il a aussi été montré indirectement que l’absencede contrôle de la position de la prostate augmente le risque derécidive locale [7,14]. Ce contexte justifie clairement une irradiationprostatique par modulation d’intensité et guidée par l’image.
Le recalage prostatique par tomographie conique nécessite unevisualisation prostatique satisfaisante. En pratique, la prostatepeut être recalée correctement dans un axe antéropostérieur ense basant sur l’interface partie postérieure de la prostate-paroirectale antérieure et dans un axe crâniospinal sur l’interface baseprostatique-vessie (Fig. 3) [30]. Les gaz intrarectaux peuventgénérer des artefacts dégradant la qualité des images [40]. Uneautre difficulté tient également à la complexité d’un recalageprostatique manuel rapide dans les trois directions de l’espace.Des marqueurs intraprostatiques (au nombre de trois) peuvent
être utilisés pour faciliter ce recalage (Fig. 4). Ils ont l’avantaged’améliorer significativement la précision du recalage [20,44] etde simplifier la procédure qui peut être alors réalisée par desmanipulateurs [42]. La migration intraprostatique de ces grainsest par ailleurs faible, en moyenne de l’ordre de 1 mm [19,33].
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Fig. 4. Tomographie conique visualisant la prostate et un grain d’or intraprostatique.Les marqueurs intraprostatiques améliorent la précision du recalage mais ne sontpas obligatoires (prostate et rectum étant visualisés le plus souvent de facon satis-f
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une ou plusieurs planifications en cours de traitement peuvent êtrenécessaires. Dans une série de 13 patients, pour qui une secondeplanification a été réalisée rétrospectivement, il a été ainsi montrégrâce à la nouvelle planification par RCMI une réduction moyenne
Fig. 5. Constatation de l’amaigrissement en cas d’irradiation d’une tumeur ORL, par
aisante). Ils peuvent également générer des artefacts sur la tomographie conique.
ls sont cependant relativement coûteux et nécessitent une pro-édure d’implantation par définition invasive, avec un risquee complications faible relativement similaire à celui observéprès biopsie prostatique transrectale [24]. Les calcificationsntraprostatiques, dont la fréquence est estimée à un tiers desatients, peuvent également être utilisées pour un recalage pros-atiques en utilisant l’image acquise par tomographie conique56].
Dans le cadre de l’étude francaise du programme de soutien auxhérapeutiques innovantes et coûteuses–radiothérapie guidée par’image des cancers prostatiques (STIC–IGRT prostate), un déplace-
ent de table est proposé en cas de recalage supérieur à 3 mm etne nouvelle tomographie conique est recommandée après dépla-ement de table et avant traitement en cas de recalage supérieur à0 mm [6].
Les résultats cliniques portant spécifiquement sur l’utilisatione la tomographie conique sont encore limités. Les résultats pré-
iminaires de l’étude STIC–IGRT prostate portant sur 107 patientsyant eu une radiothérapie guidée par l’image pour cancer de larostate à une dose médiane de 76 Gy montrent un taux particuliè-ement bas de toxicité aiguë rectale (grade 2 : 7 % et grade 3 : 0 %),ans impact évident sur la toxicité aiguë urinaire (grade 2 : 36 % etrade 3 : 4 %) [6].
La tomographie conique peut également être utilisé en cas’irradiation de loge de prostatectomie, avec une bonne visualisa-ion (identification satisfaisante dans 94 % des cas) du rectum et dea vessie permettant ainsi une meilleure irradiation de la loge derostatectomie [39].
La forte sensibilité théorique des adénocarcinomes prostatiquesla haute dose par séance justifie le développement de schémas’irradiation hypofractionnée. L’impact dosimétrique des varia-ions anatomiques est cependant d’autant plus fort que la dose paréance est grande et justifie de ce fait particulièrement l’utilisation’une radiothérapie guidée par l’image en cas d’irradiation trèsypofractionnée [26,41].
Au total, une amélioration du taux de contrôle local enas d’irradiation prostatique devrait être obtenue en utilisantonjointement d’une IRM prostatique (spectroscopique ou avecéquences dynamiques) pour définir la cible tumorale [28], et uneCMI guidée par l’image, délivrée éventuellement selon un schémaypofractionné. Cette approche permet également de délivrer une
ose très élevée (90 Gy) dans un volume tumoral macroscopique
ntraprostatique [48].
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3.2. Tomographie conique dans les cancers ORL
L’utilisation conjointe de masque thermoformé et d’une ima-gerie portale ne limitent que partiellement les déplacements destructures. Il a ainsi été montré que 37 % des traitements se seraienteffectués avec une erreur positionnelle supérieures à 5 mm et 72 %avec des erreurs supérieures à 3 mm [55]. Des mouvements derotation complexe du cou dans les trois plans de l’espace peuventaussi s’associer à ces erreurs translationnelles [57]. Des déforma-tions tissulaires peuvent par ailleurs survenir en cours d’irradiationdu fait d’une fonte tumorale, d’un amaigrissement ou d’un œdèmedes tissus (Fig. 5). Pour des tumeurs de plus de 4 cm de diamètre,la diminution médiane du volume tumoral macroscopique (grosstumor volume [GTV]) par jour était de 0,2 cm3, soit une diminutionrelative par jour de 1,8 % du volume tumoral macroscopique ini-tial [1]. Les parotides diminuaient de volume (0,19 cm3 par jour) etse déplacaient de 3 mm vers la ligne médiane. En fin d’irradiation,la diminution de volume du volume tumoral macroscopique etdes parotides était respectivement de 69 et 28 %. Dans un cadreexpérimental, la tomographie conique a permis de bien quanti-fier les erreurs de setup des différentes régions cervicales ainsi queles déformations anatomiques responsables de modifications de ladose recue par le patient en cours d’irradiation [29,47].
Dans ce contexte, l’utilisation de la tomographie conique avecrecalage automatique « osseux » apparaît particulièrement intéres-sante dans une pratique de routine, permettant en outre de prendreen compte les variations à type de rotations. Ce recalage est rapide(en quelques secondes) et précis, puisque basé sur des structuresosseuses. Un simple recalage peut s’avérer cependant insuffisanten cas de déformations tissulaires majeures modifiant significative-ment la distribution de dose, en particulier dans les organes à risquede toxicité comme la moelle et les parotides. Dans cette situation,
fusion de la scanographie de planification (quadrants haut-gauche et bas-droit) avecune tomographie conique réalisée en fin de traitement (quadrants haut-droit et bas-gauche).
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e la dose maximale à la moelle épinière et au tronc cérébral res-ectivement de 4 et 2,6 Gy [12]. Les doses moyennes aux parotidestaient diminuées de 2,9 Gy et la dose recue par 95 % du volume-ible anatomoclinique (D95) était en moyenne augmentée de 3 Gy.ne autre étude réalisant une deuxième planification à 45 Gy a
etrouvé une diminution de la dose de 3 Gy sur chaque parotide18].
Outre son utilisation comme instrument de recalage, la tomo-raphie conique pourrait alors être utilisée pour une « radiothérapiedaptée », basée sur monitoring des variations anatomiques. Tou-ours dans un cadre exploratoire, Ding et al. ont étudié la réalisation’une tomographie conique en mode kilovoltage à mi-traitement,ur deux patients irradiés respectivement pour une tumeur de’oropharynx et des sinus [8]. Les calculs réalisés sur fantôme ontermis de démontrer une très bonne fiabilité de la tomographieonique pour quantifier les modifications anatomiques en cours deraitement mais aussi surtout pour servir de support au calcul deose d’une seconde planification. Cette approche rejoint les travauxe Pouliot et al. utilisant tomographie conique en mode mégavol-age pour un suivi de la dose réellement délivrée au patient etuvrant le concept de DGRT (dose guided radiation therapy) [35].
Peu de données dans la littérature valident l’utilisation de laomographie coniqueT dans une pratique quotidienne. Une étudeéalisée sur 22 patients atteints de cancer du cavum a démon-ré qu’une tomographie conique quotidienne pourrait influencerignificativement la dose recue aux organes à risque (−10 Gy dansa moelle et le tronc cérébral ; −8 Gy dans les parotides) et laose aux organes cibles (+4 Gy dans la tumeur) [51]. Des étudesont nécessaires pour définir des protocoles d’utilisation de tomo-raphie conique (recalage et replanification) et pour quantifier leénéfice clinique de cette radiothérapie guidée par l’image.
.3. Tomographie conique dans les cancers bronchiques
En cas d’irradiation thoracique, l’imagerie portale basée sur uneisualisation osseuse est clairement inadaptée pour une locali-ation tumorale en mouvement [11]. La nécessité d’apporter desolutions à l’influence de la respiration sur l’irradiation a entraînéa création de systèmes qui nécessitent un complément avec unontrôle par imagerie. Si la scopie apporte des informations sur lesouvements, si les images fixes (en mode kilovoltage ou mégavol-
ageV) visualisent des instantanés, l’image acquise par tomographieonique contient, elle, une intégration des mouvements et peutonc jouer un rôle prépondérant dans l’amélioration des résultatshérapeutiques. L’usage de la tomographie conique pose cepen-ant le problème de la longue durée d’acquisition des séquences,esponsable d’artefacts respiratoires. La tomographie conique valors permettre de visualiser un « flou » autour de la tumeur cor-espondant au volume-cible interne (internal target volume [ITV]),u fait de l’acquisition moyennée sur plusieurs cycles respiratoires.e volume-cible interne peut être comparé et recalé sur les niveauxe gris du volume-cible interne généré à partir d’une scanographiee référence quadridimensionnelle. Pour pallier ce phénomène deflou », des « tomographies coniques quadridimensionnelles » ontté récemment développées utilisant des algorithmes de recons-ruction ne nécessitant pas de marqueurs respiratoires externes.ans ces conditions, Van Herk et al. ont proposé que les margesécessaires autour du volume-cible anatomoclinique puissent êtree 7 mm [45]. La tomographie conique permet par ailleurs deisualiser une éventuelle diminution du volume tumoral en cours’irradiation ou la survenue d’atélectasies. Une autre méthode est
’employer la fluoroscopie pulsée pour un tracking de la tumeur lorses mouvements respiratoires pendant les séances d’irradiation22].
La tomographie conique tient une place particulièrement impor-ante en cas d’irradiation hypofractionnée nécessitant une haute
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précision dans la localisation tumorale. L’irradiation stéréotaxiquepeut être réalisée en utilisant des cadres de stéréotaxie stereo-tactic body frame associé à une compression diaphragmatique ouà des systèmes d’asservissement respiratoire par blocage actifde la respiration. En cas de radiothérapie en conditions stéréo-taxiques, Grills et al. ont ainsi calculé une diminution entre 65 et75 % des marges nécessaires après repositionnement par tomogra-phie conique, réduisant ainsi le volume de tissu sain irradié de40 % [10]. Ces résultats sont confirmés dans les schémas en éta-lement/fractionnement classiques, retrouvant par exemple dansune étude une diminution de 21 à 31 % du V20 (volume recevant20 Gy et plus) et de 16 à 31 % de la dose moyenne aux poumonsaprès utilisation de la tomographie conique quadridimensionnelle[13]. L’utilisation de la tomographie coniqueT combinée à unenouvelle planification pourrait par ailleurs conduire à une dimi-nution moyenne de 21 % du volume pulmonaire recevant plus de20 Gy [36]. Néanmoins ces bénéfices dosimétriques doivent se tra-duire par un bénéfice clinique dans différentes études. Dans cecontexte, plusieurs études de phase II ont montré qu’une irradiationtrès hypofractionnée stéréotaxique pour des tumeurs bronchiquesnon à petites cellules de stade I (T1-2 N0 M0) conduisait à untaux de contrôle local important (> 85 %), au prix d’une toxicitétrès modérée [4,54,58]. Le centre Léon-Bérard rapporte une expé-rience de 32 patients atteints de tumeur classée T1T2 N0 M0pulmonaire périphérique et de deux patients atteints de métastaseuniques pulmonaire périphérique ayant recu une dose médiane de48 Gy [40–68 Gy] en quatre séances, avec localisation tumorale partomographie conique [34]. Il n’a pas été observé de modificationsignificative des volumes tumoraux en cours de radiothérapie et 11pneumopathies aiguës de grade 1 ou 2 ont été observées. Le suivimédian (huit mois) était insuffisant pour une évaluation du contrôlelocal.
3.4. Tomographie conique dans d’autres localisations
L’équipe du centre Léon-Bérard préconise l’utilisation de latomographie conique en cas d’irradiation de tumeurs pédiatriquesde volume limité, en mettant en avant deux arguments : la réduc-tion du temps nécessaire au contrôle du positionnement et lesfaibles doses intégrales délivrées par les tomographies conique enmode kilovoltage par rapport à une image portale [34].
De facon générale, toutes les situations de radiothérapie enconditions stéréotaxiques devraient être associées à une tomogra-phie conique.
Au total, le bénéfice dosimétrique d’une radiothérapie guidéepar tomographie conique est relativement bien quantifié dans plu-sieurs localisations tumorales. Le gain clinique est quant à lui encours d’évaluation du fait d’une expérience clinique encore trèslimitée en termes de nombre de patients traités et de recul.
4. Questions posées par l’utilisation de la tomographieconique et développements techniques
La radiothérapie guidée par tomographie conique correspond àune technique de traitement à la fois complexe et récente. De cefait, plusieurs questions se posent et des développements sont encours.
Une problématique importante est celle de la dose additionnelledélivrée par la tomographie conique en dehors du volume-cible.Celle-ci devrait être au minimum rapportée et si possible prise en
compte car elle expose à un double risque : celui d’augmentation durisque de toxicité (principalement dans un contexte d’escalade dedose) et du risque de second cancer (pédiatrie). À dose identique,l’effet biologique des rayonnements ionisants de basse énergie (kV)est par ailleurs supérieur à celui des hautes énergies (MV), rendant
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es calculs de dose cumulée complexes. Dans le cas d’une irradiationrostatique, ces doses à l’isocentre peuvent varier de 1,5 à 6 cGyn cas de tomographie conique en mode kilovoltage [16,27,53] eteuvent dépasser 6 cGy en cas de tomographie conique en modeégavoltage [32]. Il est donc nécessaire d’établir, par protocole, laéthode de prise en compte de cette dose supplémentaire [25] et
e limiter le volume d’acquisition à la région irradiée (en particuliern pédiatrie).
Les protocoles de recalage sous machine ne sont pas encore stan-ardisés : à partir de quelles valeurs seuils de déplacement ou deariation de volume, faut-il replacer le patient sous machine ouroposer une nouvelle planification ? En cas de nouvelle(s) plani-cation(s), comment exprimer la dose « totalisée » recue par desrganes qui se déforment dans le temps ? Il n’est en effet pas pos-ible d’additionner les histogrammes dose-volume. La distributione dose peut par ailleurs être « monitorée » et calculée précisémentpartir d’images acquise par tomographie conique en mode kilo-
oltage [37]. La tomographie conique en mode mégavoltage permetussi une reconstruction in situ de la distribution de la dose en troisimensions en combinant l’image acquise par tomographie coniquet la mesure de la dose à la sortie du patient grâce à un programmee déposition de cette dernière. La tomographie conique peut évo-
uer alors vers le concept de DGRT (dose-guided radiation therapy)35].
Le recalage tumoral est le plus souvent semi-automatique.’intervention manuelle de recalage a en théorie deux impératifsifficiles : la précision et la rapidité. Il y a donc nécessité à dévelop-er de nouveaux outils répondant à ces objectifs. Des algorithmesont par exemple en cours de développement pour un recalageutomatique prostatique de la tomographie conique sur la scano-raphie de planification [40]. La qualité des images acquises paromographie conique est fondamentale. Elle tient à l’équipement
ais elle est également liée au patient. Elle peut être diminuéen cas d’implants métalliques et lorsque le diamètre exploré estmportant (cas des patients obèses).
Dans tous les cas, il faut aussi garder en mémoire que même si ceecalage par tomographie conique était parfait, des marges restentécessaires pour prendre en compte à la fois les incertitudes deélinéation et les mouvements intrafraction.
La réalisation des tomographies coniques et leur recalage peutécessiter une présence médicale et augmente la durée de la séance’irradiation. Dans ce contexte, la fréquence optimale des tomo-raphies coniques n’est pas établie. Il est possible qu’un contrôleors des premières séances puis hebdomadaire soit suffisant, enous cas pour détecter et corriger les erreurs systématiques. C’est’une des questions posées par l’essai STIC–IGRT dans les can-ers de la prostate. Dans le cadre de la radiothérapie guidée par’image, la réflexion concernant la durée de la séance doit cepen-ant faire la distinction entre des traitements hypofractionnés eteux proches d’un fractionnement normal. En effet, consacrer unedeux heures pour une irradiation de 20 Gy est totalement intégréans la procédure et fait appel à des systèmes et méthodes parti-uliers. Concernant les traitements les plus nombreux, comportantne dose par séance autour de 2 Gy, il est important de focaliser
’attention sur la durée de la séance. La radiothérapie guidée par’image vient apporter une nouvelle possibilité de maîtrise de la pré-ision mais les résultats effectifs dépendent étroitement de ce qui seasse pendant la délivrance de la dose de rayonnement. Concrète-ent, il serait contradictoire d’appliquer une méthode basée sur des
orrections après fusions d’images si cette même opération laisse leatient en attente et favorise des mouvements volontaires ou invo-
ontaires. Les durées souhaitables et sûrement réalisables seraient’une minute pour l’acquisition d’images et une minute pour lausion et la correction. Si l’enchaînement des faisceaux d’irradiationouvait suivre un processus optimisé, on pourrait compter sur unemps total d’irradiation contenu dans deux à trois minutes.
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5. Conclusions
La radiothérapie guidée par tomographie conique correspond àune innovation technique majeure devant conduire à une amélio-ration des résultats thérapeutiques en termes d’augmentation dutaux de contrôle local et de diminution de toxicité. Elle a l’avantaged’être disponible lors de l’acquisition de tout nouvel accélérateuret va probablement supplanter à long terme l’imagerie portale.La radiothérapie guidée par tomographie conique va amplifier latraduction clinique du bénéfice dosimétrique apportée par les tech-niques récentes de RCMI. Elle donne aussi tout son sens aux progrèsrécents d’imagerie qui permettent, outre la définition du volume-cible en trois dimensions avec une grande précision, d’associer àcette segmentation des données fonctionnelles métaboliques [2].Ces approches concomitantes permettent finalement de réaliser unvéritable dose painting. Plusieurs modalités de radiothérapie guidéepar l’image sont cependant disponibles et la place de chacune d’elledoit être définie dans des études prospectives.
Conflits d’intérêts
Aucun.
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