A.2 Étapes de la planification d’un traitement de radiothérapie

avant de réaliser l’irradiation des tissus cancéreux du patient (cf. figure I-5). De nos jours, de par la complexité des traitements, cette planification est réalisée avec l’assistance d’un système informatique appelé TPS. Il occupe une position clef au sein du service de radiothérapie car il permet à l’ensemble des acteurs de la planification (médecins, physiciens et dosimétristes) de pouvoir délinéer, déterminer la balistique de traitement et surtout de réaliser le calcul prévisionnel de la distribution de la dose et des temps de traitement.

L’AAPM (American Association of Physicists in Medicine) résume le processus de planification de traitement en 8 étapes [FRA98] :

- le positionnement du patient et son immobilisation. Lors de cette étape, on définit sa position et ses systèmes de contention de manière à ce que le traitement soit reproductible ;

- l’acquisition des données tomodensitométriques correspondant au scanner du patient en position de traitement. Cette étape correspond aussi à l’importation d’images provenant d’autres modalités (IRM, TEP) aidant à la délinéation des structures ;

- la définition des volumes correspondants aux tissus sains, organes à risque et volumes tumoraux. Cette étape comprend aussi le calcul des densités électroniques à partir du scanner (convention nombre Hounsfield – densité électronique) ;

- la détermination de la balistique d’irradiation : nombre et positions des faisceaux, énergie, forme de la collimation, … ;

- le calcul de la dose correspondant à la sélection et l’évaluation de l’algorithme de calcul de la dose, la résolution de calcul, la relation dose relative – dose absolue, et la dose de prescription ;

- l’évaluation du plan de traitement via la visualisation des distributions de dose 2D et 3D et des histogrammes dose volume (HDV) ;

- implémentation du plan de traitement comprenant le calcul du nombre d’unités moniteur, la génération du rapport et le transfert vers le système d’enregistrement et de vérification (system record and verify ou R&V) ;

- la double vérification de l’ensemble des étapes précédentes.

Figure I-5 : Étapes principales de traitement en radiothérapie

Cette étape de la planification dosimétrique décrite précédemment est associée à une incertitude induisant une discordance (plus ou moins importante) entre ce qu’y est prévu et ce qui est réellement effectué. Afin d’améliorer la qualité des traitements il est nécessaire d’améliorer chaque étape simultanément. L’AAPM a publié les objectifs de précision sur les techniques actuelles et futures de traitement (cf. tableau I-1). On remarque que l’exactitude des données dosimétriques de base et la qualité des algorithmes de calcul sont primordiales dans la qualité d’un traitement de radiothérapie.

Tableau I-1 : Précision à atteindre (intervalle de confiance : 1σ soit 68 %) sur la détermination de la dose délivrée au patient en radiothérapie externe pour les techniques actuelles et futures [PAP04]

La spécification des volumes

La prescription et la réalisation de la radiothérapie impliquent la définition précise des volumes cibles et des doses qui doivent y être délivrées. C’est dans ce contexte que l’ICRU (Internationnal Commission on Radiation Units and measurements) a publié des recommandations via leurs rapports n°50 (1993) et 62 (1999) pour la radiothérapie externe [ICRU50] [ICRU62]. Le but de ces rapports est d’uniformiser les pratiques et le langage entre les centres (sur le plan national et international) afin d’homogénéiser la prescription (dose et volumes) et le rapport. Pour les volumes tumoraux, on retrouve :

- le volume tumoral macroscopique (GTV : Gross Tumor Volume) : qui représente l’ensemble des lésions tumorales mesurables, palpables ou visibles sur l’imagerie (scanner, IRM ou TEP). Il recevra logiquement la dose la plus forte ;

- le volume cible anatomo-clinique (CTV : Clinical Target Volume) qui représente l’ensemble du volume anatomique dans lequel on veut éradiquer la maladie cancéreuse macroscopique et/ou microscopique. Il comprend donc le GTV, ainsi que les extensions infracliniques, non visibles sur l’imagerie, mais connues à partir de l’histoire naturelle de la maladie ;

- le volume cible interne (ITV : Internal Target Volume) : qui représente le CTV plus des marges de mouvements internes (physiologique). Ces dernières peuvent être déterminées à partir d’une acquisition 4D synchronisée avec la respiration (scanner 4D ou TEP 4D). La détermination de ce volume permet de prendre des marges de mouvements internes personnalisées au patient ;

- le volume cible prévisionnel (PTV : Planning Target Volume) qui comprend le CTV et une marge de sécurité qui permet de prendre en compte :

o le mouvement physiologique des organes (ITV) ;

o les écarts de repositionnement du patient (marge externe) ;

o les erreurs liées à l’équipement (marge externe). Il prend en compte les incertitudes mécaniques de l’appareil (et non dosimétrique).

Le GTV, le CTV et l’ITV représentent donc des volumes cliniques alors que le PTV représente un volume géométrique.

L’ICRU définit l’organe à risque (OAR) comme étant un tissu normal dont la sensibilité aux rayonnements ionisants peut influencer significativement le choix du plan de traitement ou de la dose prescrite. On distingue deux types d’organes à risques :

- les OAR de type parallèle. Ces organes sont sensibles lorsqu’un certain volume de l’organe a reçu une certaine dose. Plus le volume irradié est important, plus la fonctionnalité de l’organe est atteinte (exemple : rein) ;

- les OAR de type série. Ces organes sont sensibles à une dose importante reçue en un point. Si une partie de l’organe atteint cette dose limite, l’intégralité de l’organe ne fonctionne plus (exemple : moelle).

Dans son rapport 62, l’ICRU ajoute la notion de PRV (Planning organ at Risk Volume) qui comprend l’organe à risque et une marge de sécurité comprenant les marges internes et externes.

Enfin, il est défini :

- le volume traité, qui est le volume compris à l’intérieur d’une surface isodose dont la valeur est la dose minimale acceptée dans le volume cible. Cette isodose représente 95 % de la dose de prescription. Ce volume devrait donc être aussi proche que possible du PTV ;

- le volume irradié, qui est le volume de tissus recevant une dose considérée comme significative pour la tolérance des tissus sains. Il est le plus souvent défini par la surface de l’isodose 50 % de la dose de prescription.

La figure I-6 schématise l’ensemble de ces volumes.

Figure I-6 : Représentation des principaux volumes définis dans le rapport ICRU n°50

La spécification de la dose

Pour la radiothérapie conformationnelle, le rapport ICRU 50 définit un point de référence (point ICRU) qui va être le point de prescription de la dose (cf. figure I-7 a). Ce point doit être représentatif de la dose reçue au PTV et doit donc respecter les critères suivants :

- doit être cliniquement pertinent (ni dans l’os, ni dans l’air) ; - doit être défini de manière claire et non ambigüe ;

- doit être choisi de telle sorte que la dose puisse être déterminée avec précision (pas dans la zone de build-up) ;

- doit être placé dans une zone sans gradient de dose ;

- doit être le plus possible au centre du PTV et si possible au centre des intersections des faisceaux.

Pour les traitements avec modulation d’intensité, le rapport ICRU 83 [ICRU83] préconise de prescrire en volume et non plus en un point (cf. figure I-7 b).

Enfin pour les traitements stéréotaxiques, le rapport ICRU 91 [ICRU91], préconise de prescrire sur l’isodose qui couvre un pourcentage optimal le PTV tout en limitant de façon optimale la dose au PRV (cf. figure I-7 c).

(a) (b) (c)

Figure I-7 : Illustration des différentes façons de prescription de dose recommandées par l’ICRU : traitements conformationnelles 3D (a), traitements avec modulation d’intensité (b) et traitements stéréotaxiques (c)