La radiotherapie conformationnelle est issue des progres techniques et informatiques. Les procedures de preparation et de traitement beneficient d''''une amelioration significative de la qualite. Cependant, toutes les etapes comportent des limitations de nature diverse et d''''influence variable. II est utile d''''identifier, de detailler et d''''exploiter ces limites afin d''''orienter les pratiques et d''''ameliorer la qualite. Connaitre les limites de la radiotherapie conformationnelle constitue un prealabJe ala mise en ceuvre de I''''irradiation par modula- tion d''''intensite. © 2001 Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS.
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Limites et difficultes de Ia radiotherapie de conformation
R Garcia*, R Oozeer, H Le Thanh, M Alfonsi, C Berger, B Chauvet, D Serin,
P Vincent, F Reboul
Service de radiotherapie, Institut Sainte-Catherine, BP 846, 84082 Avignoll cedex, France
RESUME
La radiotherapie conformationnelle est issue des progres
techniques et informatiques Les procedures de preparation
et de traitement beneficient d'une amelioration significative
de la qualite Cependant, toutes les etapes comportent des
limitations de nature diverse et d'influence variable II est
utile d'identifier, de detailler et d'exploiter ces limites afin
d'orienter les pratiques et d'ameliorer la qualite Connaitre
les limites de la radiotherapie conformationnelle constitue
un prealabJeala mise en ceuvre de I'irradiation par
modula-tion d'intensite © 2001 Edimodula-tions scientifiques et medicales
Elsevier SAS
radiotherapie conformationnelle
ABSTRACT
Are there physical, technical and morphological limits in
conformal radiotherapy?
Conformal radiotherapy results from several technical and
data processing advances The treatment planning and the
daily treatments have benefited from a significant
improve-ment of the qual ity control However, all the steps of the
pro-cess contain various limitations of varying effects It appear
important to identify, describe and exploit those limits to
bet-ter drive the procedures and optimise the quality Identifying
the limits of the conformal radiotherapy should be an
impor-tant help to implement intensity modulation radiotherapy ©
2001 Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS
conformal radiotherapy
La radiotherapie beneficie depuis quelques annees des
evolutions technologiques s'appuyant sur les
developpe-ments informatiques L' expansion commerciale de
**Correspondance.
l'informatique dans taus les domaines de l'industrie a per-mis la per-miseadisposition de composants electroniques et
de logiciels utiles aun cout abordable dans Ie domaine medical Ainsi, Ie pilotage de machines (scanographie, simulateur, accelerateurs) l'imagerie (scanographie, IRM, tomographie par emission de positons) et Ia simu-lation des calculs tridimensionnels ont offert de nouvelles possibilites de preparation et de traitement
Depuis quelques annees, les equipes ｦｲ｡ｮｾ｡ｩｳ･ｳ qui ont
eu acces acette technologie ont explore et exploite ces possibilites afin d'ameliorer les procedures de radiothera-pie [12] II est assurement interessant aujourd'hui de se poser la question des !imites rencontrees au cours de
tOll-tes les etapes d' un traitement beneficiant de toutOll-tes les avancees connnes et publiees
MISE AU POINT
L' analyse des limites peut etre conduite sur chacune des etapes de la procedure confonnationnelle Les hypotheses
ou affinnations emanent de travaux publies, d'experien-ces personnelles mais aussi d' observations subjectives Dependant des equipements et des methodes, les limita-tions exposees seront effectives au inexistantes; elles peuvent, assurement, faire l' objet de controverses
CONTENTION
Afin de rapprocher la precision quotidienne de traitement
de la precision infonnatique, il a fallu innover dans l'immobilisation de la partie du corps concernee [6, 16] AI' exception des cadres craniens invasifs, tous les moyens de contention n'immobilisent pas completement
Ie patient
Les masques thermofonnes associesades cales sous la nuque sont rassurants, mais des contr6les multiples mon-trent des mouvements du cou et l'affaissement progressif
Trang 254s R Garcia et al.
des cales en mousse II est necessaire de couvrir les
epau-les et Ie haut du crane pour esperer atteindre une precision
d'environ 3 mm [11] Certains malades atteints d'une
tumeur de la sphere ORL ont, en debut de traitement, un
reduc-tion significative du diametre du cou en cours de
traite-ment
La contention du pelvis par des systemes en matiere
plastique ou en mousse polyurethane et rajout de reperes
sur les jambes ant permis de compter sur une precision de
5 mm [9], ce qui est acceptable tant qu'il ne constitue pas
La contention du thorax est beaucoup plus complexe
jour, aucune nouvelle technique au methode semble
ame-liorer les conditions actuelles
I' erreur humaine une place effective qui intervient meme
dans les situations les mieux maltrisees La recherche
d'une precision extreme lars de toutes les seances est
aise-ment compromise par la venue de personnel
continue de la qualite peut seul limiter son influence
ACQUISITION TOMODENSITOMETRIQUE
d'un simulateur avec option tomographie pour un nombre
de coupes faible Des procedures de qualite sont mises en
ceuvre avec ce moyen [4] Cependant, la radiotMrapie
conformationnelle est facilitee par l'utilisation d'un
scan-neur, fonctionnant de preference sur Ie mode helicoidal
est physiquement conditionne par Ie diametre du tunnel
Les scanneurs actuels sont construits avec un diametre
traite-ments ant dll e1J:e modifiees pour s'adapter aces
contrain-tes L'inclinaison do plan incline est, par exemple, limitee
modifier la simulation des irradiations mammaires [10]
On a pu trouver des adaptations acceptables en croisant
les bras au-dessus de la tete, mais la cambrure lombaire
induite cree une position peu confortable et mal supportee
par quelques malades
ACCES AU SCANNEUR
peut-etre une limitation importante du fait du faible temps
｡ｬｉｯｬｈｾＮ Si on veut generaliser la procedure
confOlmation-nelle, il est incontournable de disposer d'un acces
par les manipulateurs du service de diagnostic, non
fami-liarises avec les procedures de radiotMrapie, engendre souvent des divergences avec l'imagerie souhaitee La limitation en nombre de coupes conditionnee par la nomenclature re radiodiagnostic oblige a limiter la zone d'acquisition et a utiliser des epaisseurs de coupes trop importantes (10 mm)
IMAGERIE Les logiciels de simulation virtuelle sont heterogenes quant aux outils d'explorations des images scanographi-ques Naviguer en continu dans les trois plans orthogo-naux ou construire individuellement chaque plan n'offre pas la meme souplesse dans la recherche des zones contrastees Certains Iogiciels offrent un niveau
leur mmtrise Les fusions d'images scanographiques et par resonance magnetique sont souvent primordiaies pour
la determination des volumes cibles postoperatoires [25, 29] Peu d'equipes pratiquent cette methode, par manque
de moyens ou de temps d'acces
MOUVEMENTS INTERNES
En dehors du cerveau, tous les sites tumoraux, en
sont affectes par des mouvements internes La deglutition,
remplissages du rectum et de Ia vessie conditionnent au meme niveau la qualite des procedures d'irradiation [1,2,
distin-guer l'influence sur la couverture du volume cible et celIe sur Ie caleul tridimensionnel Diverses methodes, qui necessitent toutes des investissements et du temps, sont
en cours d'elaboration [20] Le blocage inspiratoire est une methode prometteuse qui ameliore la couverture des tumeurs intra-thoraciques et protege Ie poumon sain [8,
26]
CONTOURS
La delimitation des volumes cibles et de certains organes
d'agir sur cette variabilite [22, 29] II convient de pointer cette incertitude car eUe conditionne la totalite du traite-ment, Ie reste de la procedure n'etant que technique et totalement base sur ces contours La presence d'un mede-cin radiologue peut s' averer utile Potentiellement, Ie trace des contours conditionne jusqu' aux evaluations cIi-niques Dans Ie meme ordre, les decisions concernant les marges d' expansions pour generer Ie volume cible previ-sionnel (PTV) dependent des evaluations locales de repro-ductibilite de positionnement mais aussi des considera-tions de prises de risque
Trang 3Radiotherapie conformationnelle : ses limites 55s Les opacifications vasculaire, vesicale, cesophagienne
ou rectale sont parfois impossibles ou impmfaitement
rea-lises Ainsi, la qualite de la determination
tridimension-nelle des volumes cibles est diminuee
BALISTIQUE
La procedure conformationnelle oriente les balistiques
qui est classiquement utilise [3] II est difficile d'
augmen-ter la charge de travail par la multiplication des caches
focalises Ainsi, les evolutions sont conditionnees par les
possibilites de nouveaux equipements tels que les
source mais un compromis est souvent realise afin
limita-tions les plus importantes de la radiotherapie
conforma-tionnelle D'autres limitations balistiques interviennent,
telles que les banes de la table de traitement, qui
des accessoires de contention
CALCUL
La validite des calculs est un sujet qui preoccupe les
conformation-nelle, ces isodoses engendrent des decisions importantes
de prescription, qui soulevent la question de la precision
de leurs positions
La representation graphique de la distribution de la dose
depend: de la methode mathematique de calcul, des
coef-ficients de modelisation et de transmissions, de la taiIle de
la matrice de calcul, des epaisseurs de coupes, des
hete-rogeneites, des inclinaisons de surfaces, de la qualite et de
la quantite des donnees mesurees
Les influences individuelles ou associees de ces
important de la part des physiciens
Dne distribution de dose est une image graphique figee
qui evolue cependant avec les facteurs suivants :
- les mouvements internes pendant la seance et entre les
seances;
- Ie repositionnement quotidien ;
- la reduction tumorale necessitant parfois un deuxieme
scanner en cours de traitement
Ces influences ne sont pas vues comme des limitations,
tant qu'elles ne sont pas analysees ou que l'on reste sur
une vision conventionnelle de l'hTadiation Si on devait
appliquer Ies futures evolutions de la radiotherapie sans
se soucier des variations induites, on risquerait cIe Ies
concretiser par des complications cliniques Des auteurs
proposent d'inclure dans la dosimetrie une statistique de
ces variations, mais, s'il est possible de generer des eneurs de positionnement ou des mouvements internes, Ie calcul presente n'est qu'une indication supplementaire
ANALYSES
Des calculs de dosimetrie tridimensionnelles, on a pu extraire des donnees relatives aux plans de traitements en vue de comparaisons ou d' analyses de risques II est cependant difficile d'etablir des outils absolus du fait des incertitudes et de la non-connaissance des relations dose-volume-complication Les courbes histogrammes cumu-Ies dose volume (DVH) peuvent constituer un indicateur pmtiel de la qualite d'un plan de traitement mais en aucun
ces relations dose-volume, on a pu associer des valeurs moyennes de complications issues d'une compilation [7]
proba-bility)donnent une indication du niveau de complication assode au plan de traitement, avec une incertitude du meme ordre que la complexite des tumeurs et des person-nes Les seules applications fiables de ces valeurs de
concernant des localisations simples telles que l'inadia-tion du foie [13]
L'indice de conformite est un indicateur combine de Ia couverture du volume cible et de l'inadiation des tissus
dans Ie poumon et 0,8 dans la prostate et la sphere ORL Ces vaIeurs sont Ie resultat des limitations physiques sans tenir compte des variations au cours du traitement Si la conformation des faisceaux est globalement atteinte, il n'en est done pas de meme pour la dose [28]
CONTROLES ET VERIFICATIONS
La qualite de la radiotherapie conformationnelle est fon-dee, entre autre, sur la determination de marges de seeu-rites liees aux elTeurs de repositionnement quotidiennes Afin d' apporter une coherence dans la procedure, il convient de verifier que Ie niveau de qualite souhaite est
per-mettent d'augmenter Ie nombre des contro1es, de realiser toutes les incidences obliques et d'ameliorer les methodes
de velification [23] Leur utilisation est malheureusement tres limitee pm' Ie grand nombre des malades par
pas possible d'appIiquer un repositionnement sur la base des images quotidiennes II n'est done pas exc1u de reali-ser un mauvais traitement conformationnel, faute de n'avoir pu Ie contr6Ier suffisamment
Trang 456s R Garcia et al.
CONCLUSIONS
La simulation virtuelle des faisceaux et leur conformation
par rapport aux volumes d6limites ont assurement permis
l'acqui-sition scanographique pour la deuxieme partie du
classique [17] Ainsi, la radiotherapie conformationnelle
pouvant en ben6ficier Les limitations existent comme une
evidence car chaque evolution en comporte de nouvelles,
Beaucoup d' entre elles disparattraient si Ie niveau d'
equi-pement et Ie nombre des personnes etaient en adequation
avec l'ambition de qualite Certains aspects necessiteront
une revolution technologique par l'utilisation
limita-tions dosimetriques actuelles devraient tcouver des
modulation d'intensite
REFERENCES
I Balter J, Sandler H, Lam K, Bree R, Lichter A, Haken RKT
Measu-rement of prostate movement over the course of routine radiotherapy
using implanted markers Int J Radiat Oncol Bioi Phys 1995; 31 :
113-8.
2 Beard CJ, Kijewski P Bussiere M, Gelman R, Glastone D, Shaffer
K Analysis of prostate and seminal vesicle motion: implications for
treatment planning Int J Radiat Oncol Bioi Phys 1996; 34: 451-8.
3 Bey P Radiotherapie conformationnelle tridimemionnelle du cancer
de la prostate Cancer/Radiother 2000 ; 4 Suppl I : 113-8.
4 Bridier A, Diaz JC, Kafrouni H, Leclerc A, Barrois MM, Rivet P, et
al Methode utilisee al'institut Gustave-Roussy pour I'etablissement
des plans de traitement des cancers ORLapartir des images de
simulateur-scanneur et du film radiographique de profil.
Cancer/Radiother 200 I ; 3 : 273-8.
5 Caneva S, Rosenwald JC, Zefkili S A method to check the accuracy
of dose computation using quality index: application to scatter
contribution in high energy photon beams Med Phys 2000 ; 27 :
1018-24.
6 Chauvet B, Oozeer R, Bey p Ponvert D, Bolla M Radiotherapic
conformationnelle des cancers de la prostate: revue generate.
CancerfRadiother 1999 ; 3 : 393-406.
7 Emami B, Lyman J, Brown A, Coia L, Goitein M, Munzenrider JE,
et aJ Tolerance of normal tissue to therapeutic irradiation Int J
Radiat Oncol Bioi Phys 1991 ; 21: 109-22.
8 Garcia R, Oozeer R, Paoli JB, Reboul F Radiotherapie
conforma-tionnene des cancers bronchiques : interet du contrale de hI
respira-tion CancerlRadiother 2000 ; 4 Supp1 I : 44.
9 Garcia R, Oozeer R, Thanh HL, Toy BJ, Reboul F Radiotherapie
conformationnelle des cancers de la prostate: apport de ia
conten-tion pelvienne et de nouveaux reperes de positionnement.
CancerlRadiother 1997 ; I : 307-13.
10 Garcia R, Serin D, Oozeer R, Thanh HL, Berger C, Reboul F
Radio-therapie des cancers elll sein : contention en vue d'une simulation
virtuelle Cancer/Radiother 2000 ; 4 Suppl 1 : 46.
Il Gilbeau L, Octave-Prignot M, Loncol T, Renard L, Scalliet P, Gre-goire V Comparison of setup accuracy of three different thermoplas-tic masks for the treatment of brain and head and neck tumors Radiother Oneal 2001 ; 58 : 155-62.
12 Ginestet C, Malet C, Lafay F, Dupin G, Chavand B, Carrie C Mise
en reuvre d'une radiotherapie conformationnelle avec collimateur multilames: un an d'experience au centre Leon Berard CancerlRadiother 1997 ; I : 328-40.
13 Jackson A, Haken RKT, Robertson JM, Kessler ML, Kutcher GJ,
Lawrence TS Analysis of clinical complication data for radiation hepatitis using a parallel architecture model lnt J Radiat Oncol Bioi Phys 1995 ; 31 : 883-91.
14 Langen KM, Jones DT Organ motion and its management Int J
Radiat Oncol Bioi Phys 2001; 50: 265-78.
15 Mageras GS, Kutcher OJ, Leibel SA, Zelefsky MJ, Melian E, Mohan
R, et al A method of incorporating organ motion uncertainties into three-dimensional conformal treatment plans Int J Radiat Oncol Bioi Phys 1996 ; 35 : 333-342.
16 Maingon P, Giraud JY Positionnement du patient et sa verification: justifications, etat de l'art des moyens c1assiques CancerlRadiother 2000; 4 Suppll : 17-24.
17 Mejury M, Fisher PM, Pledge S, Brown G, Anthony C, Hatton MQ,
et al The impact of virtual simulation in palliative radiotherapy for non-small-cell lung cancer Radiother Oncol 200 I ; 59 : 311-8.
18 Michalski JM, Purdy JA, Harms W, Matthews Jw The CT-simulation 3-D treatmcnt planning process Front Radiat Ther Oncol1996 ; 29 : 43-56.
19 Mirimanoff RO, Franzetti-Pellanda A Systemes d'immobilisation pour la radiotherapie conformationnelle du cancer bronchique non 11.
petites cellules CancerlRadiother 2000 ; 4 : 279-84.
20 Mohan DS, Kupelian PA, Willoughby TR Short-course intensiLy-modulated radiotherapy for localized prostate cancer with daily tran-sabdominal ultrasound localization of the prostate gland Int J Radiat Oneal BioI Phys 2000 ; 46 : 575-80.
21 Oozeer R, Challvet B, Garcia R, Berger C, Felix-Faure C, Reboul F Evaluation dosimetrique d'une radiotherapie conformationnelle : Ie faeteur de conformation CancerlRadiother 2000 ; 4 : 207-16.
22 Oozeer R, Chauvet B, Toy BJ, Berger C, Garcia R, Felix-Faure C, et
al Definition des contours prostatiques sur coupes tomodensitome-triques : etude des discordances entre radiotherapeutes et entre exa-men Cancer/Radiother 1999 ; 3 : 333-40.
23 Pradier 0, Hille A, Schmidberger H, Hess CF Apport de I'imagerie haute energie dans un service de radiotherapie et incorporation de celle-ci dans un systeme en reseau CancerlRadiother 200 I ; 3 : 246-54.
24 Ragan DP, Forman JD, He T, Mesina CF Clinical results of compu-terized tomography-based simulation with laser patient marking Int
J Radiat Oncol Bioi Phys 1996; 34: 691-5.
25 Rasch C, Barillot I, Remeijer P, Touw A, Herk MV, Lebesque J Defi-nition of the prostate in CT and MRI : a multi-observer study Int J Radiat Oneal Bioi Phys 1999; 43: 57-66.
26 Rosenzweig KE, Hanley J, Mah D, Mageras G, Hunt M, Toner S, et
al The deep inspiration breath-hold technique in the treatment of inoperable non-small-celllung cancer Int J Radiat Oneal Biol Phys 2000; 48 : 81-7.
27 Valicenti RK, Waterman FM, Corn BW, Curran WJ A prospective, randomized study addressing the need for physical simulation fol-lowing virtual simulation Int J Radiat Oneal Bioi Phys 1997 ; 39 : 1131-5.
28 Verhey LJ Cnmparison of three dimensional conformal radiation therapy and intensity-modulated radiation therapy systems Semin Radiat Oncol 1999 ; 1 : 78-98.
29 Wellens C, Menten J, Feron M, Bellon E, Demaerel P, Maes F, et al Interobserver variations in gross tumor volume delineation of brain tumors on computed tomography and impact of magnetic resonance imaging, Radiother Oncol 2001 ; 60 : 49-59.