Soutenance mémoire
Radiothérapie externe et techniques de traitement modernes
Radiothérapie externe
Principes
Aujourd’hui, la radiothérapie externe est l’une des techniques de traitement du cancer les plus utilisées, conjointement à la chirurgie et à la chimiothérapie, avec environ 50 % des patients qui sont traités par cette technique. Elle repose sur l’utilisation des rayonnements ionisants afin de détruire les cellules cancéreuses. Très souvent, ce sont des photons de haute énergie (rayons X) qui sont dirigés sur la tumeur après avoir traversé la peau et les tissus. En interagissant avec la matière, ces photons transfèrent aux électrons du milieu une partie de leur énergie par effet Compton, par effet photoélectrique et par création de paires. Au niveau cellulaire, ils fragmentent l’ADN des cellules cancéreuses et entraînent leur destruction. Des dommages sont aussi infligés aux cellules saines de la zone irradiée, mais ces dernières étant moins radiosensibles que les cellules cancéreuses, elles présentent une meilleure capacité de réparation des lésions. Le plan de traitement de radiothérapie externe est donc fractionné en plusieurs séances afin de permettre une meilleure régénération des tissus sains entre chaque séance.
Les rayonnements ionisants utilisés en radiothérapie externe sont le plus souvent produits par un accélérateur linéaire médical (LINAC). Ce dernier génère un faisceau d’électrons d’énergie élevée comprise entre 4 MeV et 25 MeV. Ce faisceau peut être directement utilisé pour traiter des lésions superficielles ou il peut venir frapper une cible en tungstène afin de produire un faisceau de photons (d’énergie maximale comprise entre 4 MeV et 25 MeV) qui pourra traiter des tumeurs plus profondes. Dans le cadre de cette thèse, seuls les faisceaux de photons sont utilisés sur les accélérateurs médicaux. En radiothérapie, la grandeur physique d’intérêt est la dose absorbée dans l’eau en un point. Elle représente le dépôt d’énergie par le rayonnement ionisant par unité de masse et s’exprime en gray (Gy) : 1 Gy = 1 J/kg.
Déroulement d’un traitement
Le déroulement d’un traitement de radiothérapie externe à l’hôpital s’articule en plusieurs étapes. Tout d’abord, une équipe pluridisciplinaire décide du traitement à appliquer en fonction de chaque patient (technique de traitement, nombre de séances, etc.). Des images volumétriques 3D du patient, au niveau de la région corporelle où la tumeur est localisée, sont ensuite acquises à l’aide d’une modalité d’imagerie, le plus souvent par scanner CT (Computed Tomography). La planification du traitement est par la suite effectuée sur ces images 3D à l’aide d’un système de planification de traitement, le TPS (Treatment Planning System). Le volume cible tumoral est segmenté sur ces images : il est notamment défini par le volume cible anatomoclinique (CTV pour Clinical Target Volume), qui tient compte du volume macroscopique de la tumeur et de ses extensions microscopiques, et aussi par le volume cible prévisionnel (PTV pour Planning Target Volume), qui est lui-même constitué du CTV et d’une marge additionnelle afin de prendre en compte l’ensemble des variations géométriques possibles de la tumeur (incertitudes de positionnement du patient, tolérances du LINAC, etc.). Lors de la planification, la dose est prescrite au PTV.
Des organes à risque (OARs), très radiosensibles, peuvent aussi être segmentés sur les images 3D en fonction de la région corporelle étudiée. Afin de respecter les limites de dose imposées à ces volumes, une modification de la configuration des faisceaux d’irradiation ou un changement de dose de prescription peut être nécessaire. Le plan de traitement généré est constitué d’un certain nombre de faisceaux d’irradiation, dont les paramètres sont précisément définis, et d’une distribution de dose absorbée 3D calculée. Il est optimisé afin de répondre aux objectifs et contraintes de dose appliqués à ces volumes d’intérêt, de manière à cibler le volume tumoral et épargner autant que possible les tissus sains environnants. Un ou plusieurs contrôles prétraitements sont ensuite effectués afin de s’assurer que le plan de traitement généré peut être correctement délivré. Une fois ces contrôles validés, le patient peut être traité. Ce dernier est installé sur la table de traitement et son positionnement est vérifié et corrigé par une technique d’imagerie intégrée à l’accélérateur médical. Le plan de traitement est ensuite délivré, avec la possibilité, dans certains cas, d’ajuster le positionnement du patient lors du traitement. L’évolution du volume tumoral est évaluée pendant et après le traitement et le patient reste suivi après la fin de son traitement.
Conditions de référence pour la mesure de dose absorbée dans l’eau
Les conditions de référence pour la détermination de la dose absorbée délivrée par un faisceau de photons en radiothérapie externe sont définies dans le protocole international de l’IAEA TRS 398 [3]. La mesure de dose absorbée dans l’eau doit s’effectuer dans le volume d’un détecteur placé dans une cuve à eau de dimensions minimales 30 x 30 x 30 cm3 , dans un faisceau de photons de taille de champ 10 x 10 cm2 , avec une distance source-détecteur de 100 cm et une profondeur massique du détecteur dans la cuve à eau de 10 g.cm-2 .
Le nombre d’Unités Moniteur par minute (UM.min-1) du faisceau de photons est sélectionné par l’opérateur et permet de paramétrer la durée de l’irradiation et donc la dose délivrée. Il est mesuré à l’aide de deux chambres d’ionisation placées dans la tête de l’accélérateur médical, dites chambres moniteur, qui mesurent le débit de dose du faisceau d’irradiation. Leur sensibilité électronique est en général ajustée de telle sorte que 100 UM correspondent à une dose absorbée dans l’eau de 1 Gy dans les conditions de référence.
Evolution des techniques de traitement
Depuis les années 1990, de nouvelles techniques de traitement ont émergé en radiothérapie externe, telles que la radiothérapie conformationnelle 3D, la radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité ou encore la radiothérapie stéréotaxique. Ces techniques ont été développées afin de cibler plus précisément les tumeurs et épargner le mieux possible les tissus sains environnants. Les sections suivantes présentent ces différentes techniques de traitement.
Radiothérapie conformationnelle 3D
La radiothérapie conformationnelle 3D (RC3D) a été introduite au début des années 1990 en France. Elle est rendue possible par les avancées en imagerie médicale qui permettent de visualiser les corps et les organes des patients en trois dimensions, et les progrès technologiques qui rendent capables la simulation des dépôts de dose sur les images volumétriques du patient. Pour cette technique de traitement, une méthode de planification directe est utilisée avec le TPS. L’opérateur va sélectionner un certain nombre de faisceaux fixes d’irradiation et définir les paramètres qui leur sont associés (orientation, forme, taille, etc.) pour calculer une distribution de dose initiale. Il modifie ces paramètres jusqu’à obtenir une distribution de dose optimisée qui permette d’atteindre les objectifs de dose prescrits au volume cible et les contraintes de dose à appliquer aux OARs.
Avec cette technique, la forme des faisceaux d’irradiation est conformée au volume du PTV, ce qui permet d’épargnerles tissus sains environnants grâce à l’utilisation d’un collimateur multi-lames (MLC). Ces lames ont une position fixe pour chaque faisceau. Cette technique est encore utilisée à l’hôpital pour des volumes cibles simples, par exemple pour des cancers du sein. Néanmoins, pour des tumeurs de forme plus complexe, elle est peu adaptée puisqu’elle ne peut pas moduler suffisamment l’intensité du faisceau d’irradiation pour permettre un équilibre entre les objectifs de dose élevée à la tumeur et les objectifs de dose faible aux OARs. D’autres techniques de traitement ont depuis été développées pour traiter les tumeurs qui ne peuvent pas être prises en charge par la RC3D.
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Table des matières
Introduction
Matériel et méthode
Schéma de l’étude
Critères d’inclusions
Données recueillies
Analyse statistique
Résultats
Discussion
Conclusion
Biblioographie
Tableaux
Annexes
