Sujet de thèse de Myriam Ayadi
Titre : dosimétrie dynamique et adaptative - application au cancer
pulmonaire
Informations administratives
Il s'agit d'une demande d'allocation de recherche dans le cadre du
projet région Catrim.
- Candidate : Myriam Ayadi
- Directeur de thèse : J. Balosso
(radiothérapeute)
- Directrice scientifique : C. Ginestet (physicienne)
- Collaboration : S. Clippe (radiothérapeute) et
D. Sarrut
(informaticien)
- Laboratoire d'accueil : département de radiothérapie, centre
Léon Bérard, équipe "recherche"
Contexte médical
Depuis quelques années la radiothérapie conformationnelle connaît
un véritable essor car elle permet de réaliser d'importants
progrès en terme d'optimisation de traitement du patient.
L'objectif de la radiothérapie conformationnelle est de délivrer
le maximum de dose à la tumeur tout en épargnant le tissu sain
avoisinant. Le développement des multilames sur les accélérateurs
linéaires, l'évolution des systèmes de planification de
traitement, des outils informatiques appliqués à l'imagerie, et la
mise en oeuvre de moyens de contention pour le patient ont
largement contribué à remplir cet objectif. La radiothérapie
conformationnnelle comporte différentes étapes à savoir,
l'acquisition des coupes scanner du patient avec sa contention, le
contourage des volumes d'intérêt (tumeur et organes à risque), la
réalisation d'une balistique multi -faisceaux dont les champs sont
délimités par des lames et le contrôle du positionnement du
patient à différents moments du traitement au moyen de l'imagerie
portale (par exemple). Il en résulte l'obtention d'une
distribution de dose personnalisée, conforme au volume à traiter :
l'isodose de référence enveloppe au mieux la forme de la tumeur
tout en respectant le plus possible le tissu sain voisin.
Problématique
Jusqu'à présent, l'information anatomique du patient est
contenue dans les images scanner faites en acquisition
unique. Ce n'est pas une représentation exacte de l'anatomie du
patient durant le temps de traitement du fait des mouvements
internes du patient. Le scanner est pris à un instant t : il
n'est pas le reflet de ce qui se passe durant le traitement en
terme de déplacement d'organe. Ces mouvements, essentiellement
dus à la respiration, sont donc sources d'incertitudes dans la
distribution de dose durant le traitement. Dans l'absolu il
faudrait produire autant de dosimétries qu'il existe de
déplacements des volumes d'intérêt (PTV et OAR) et trouver une
solution pour cumuler les distributions de dose. Ceci n'est bien
entendu pas encore techniquement réalisable. Afin de pallier à
ce problème, l'ICRU 62 préconise la définition de marges de
sécurité autour du volume cible clinique (CTV) aboutissant au
volume cible prévisionnel (PTV). Les marges internes (IM)
prennent en compte les mouvements internes des organes et les
marges de mise en place (SM) prennent en compte les erreurs de
positionnement du patient. Le contrôle a posteriori par
imagerie portale est également un moyen de connaître et de
quantifier ces déplacements.
Asservissement respiratoire
Une technique a récemment vu le jour, celle de l'Active Breath
Control (ABC, voir images ci-dessous), qui consiste, dans le
cadre des tumeurs pulmonaires, à faire l'acquisition des images
scanner et le traitement lui-même, sous blocage de la
respiration. Cette méthode doit garantir l'immobilité des
organes, la reproductibilité du traitement et la réduction de la
marge de sécurité autour du CTV. Ainsi, la tumeur est irradiée
sans que ce soit au détriment du parenchyme pulmonaire et donc
sans engendrer des complications post radiques.
Objectifs
C'est dans cette perspective de recherche sur l'optimisation du
traitement du poumon en radiothérapie conformationnelle
classique puis par modulation d'intensité que nous allons
proposer plusieurs axes d'étude situés en amont et en aval du
traitement.
- Le premier axe de recherche s'appuie sur des informations
recueillies avant le traitement du patient. Il s'agit de
réaliser des acquisitions scanner du patient, en respiration
bloquée, avec le système ABC, à deux ou trois stades
particuliers du cycle respiratoire. Les objectifs sont les
suivants : rechercher quel est le niveau de blocage offrant la
distribution de dose optimale et tester la reproductibilité du
niveau de blocage et de la forme du poumon. Pour les
acquisitions réalisées à des niveaux de blocage différents, les
diverses positions d'un point appartenant à un volume en
mouvement pourront être observées et une modélisation de la
mobilité des volumes d'intérêt être envisagée. Un plan de
traitement correspondant à chaque « donnée scanner » sera
effectué et les distributions de dose résultantes évaluées. La
superposition des différentes distributions de dose simulera la
distribution de dose lorsque le patient est en respiration
libre. L'intérêt est aussi de s'assurer que les marges de
sécurité ajoutées au volume cible clinique (CTV), sensées
prendre en compte les mouvements internes du patients sont
suffisantes pour bien irradier la tumeur et pour personnaliser
la taille des marges dans toutes les directions au profit du
tissu sain.
- Le deuxième axe de recherche s'intéresse à la partie
post-irradiation du patient sous respiration bloquée. Il
consiste à appliquer la méthode de « Radiothérapie
Adaptative ». Cette méthode est basée sur l'acquisition d'images
portales en mode ciné (« imagerie en ligne ») permettant de
définir le volume exact de la tumeur à chaque instant du
traitement. La dosimétrie est a posteriori modifiée pour
compenser les erreurs dues aux mouvements du patient.
Ce projet ambitieux sera au fur et à mesure enrichi par les
résultats obtenus dans les autres tâches du projet région (voir le
projet Catrim)car
il réunit plusieurs disciplines telles que l'informatique,
l'imagerie, la physique médicale et la médecine.
Nous sommes à un stade où la radiothérapie arrive au bout de ses
possibilités en terme de technologie d'appareils délivrant des
radiations. C'est pourquoi nous pensons qu'il est important de
concentrer nos efforts sur la quantification des incertitudes
liées aux mouvement des organes internes du patient et à son
positionnement même afin d'intégrer ces incertitudes lors de la
planimétrie. Les aboutissants de cette approche innovatrice sont
doubles : une escalade en dose au niveau du volume cible, soit un
meilleur contrôle local de la tumeur, et une protection accrue du
tissu sain aux alentours, soit un risque diminué de complications
tardives. Ces études sont clairement tout au bénéfice du
traitement du patient atteint du cancer.
Myriam Ayadi
Last modified: Wed Feb 19 08:21:49 CET 2003