Contrôles propres aux traitements modulés en intensité

La législation française n’impose aucun contrôle spécifique aux traitements modulés en intensité. Le consensus international, préconisé par les sociétés savantes de physique médicale (18, 51–55) est de réaliser :

- des contrôles périodiques supplémentaires afin de détecter certains dysfonctionnements de l’accélérateur qui peuvent avoir un impact beaucoup plus important en RCMI que pour les traitements classiques. Les tests à réaliser dépendent de la technique de traitement utilisée (RCMI Step &Shoot, RCMI dynamique avec bras statique ou arcthérapie). Les tests concernent principalement le MLC : la précision de positionnement des lames est testée pour toutes les

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pratiques de RCMI. Pour les modulations non Step & Shoot, les performances dynamiques du MLC pour différents angles de bras et éventuellement pendant la réalisation d’un arc sont testées. La vitesse de rotation du bras et les variations de débits sont également testés si l’arcthérapie est pratiquée.

- le contrôle du plan de traitement de chaque patient, alternative de la DIV et des images portales. Actuellement, la solution adoptée par la grande majorité des centres est de réaliser un contrôle en prétraitement sur fantôme. Mais de plus en plus de solutions de contrôles en ligne, c’est-à-dire réalisés avec le patient, sont désormais possibles. Les solutions existantes pour ces deux approches vont être l’objet de la fin de ce chapitre d’introduction.

1.2.4.1 Validation du plan de traitement en prétraitement sur fantôme

Il s’agit d’un contrôle global qui permet de valider par la mesure le bon déroulement de plusieurs étapes de la planification dosimétrique à l’administration du traitement : le calcul de dose du TPS, le bon transfert de données du TPS vers la console de traitement ainsi que la faisabilité du traitement, dépendant de la complexité propre à chaque traitement.

Le fantôme utilisé est couramment homogène et solide. Ce contrôle ne permet donc pas de vérifier la prise en compte des hétérogénéités par l’algorithme de calcul de dose. Le matériau doit être équivalent eau, c’est-à-dire qu’il présente un rapport des coefficients d’atténuation massique eau/matériaux qui ne varie pas avec l’énergie des photons, et un rapport des pouvoirs d’arrêt également constant avec l’énergie des électrons. Il doit au minimum permettre d’effectuer une mesure ponctuelle de dose absolue, pour contrôler la valeur de la dose délivrée, et une mesure dans un plan de la dose relative, pour contrôler la distribution spatiale de la dose délivrée. Différents détecteurs sont classiquement utilisés (56) (figure 1-6) :

- dans les cas d’un fantôme non équipé d’électronique intégrée, comme un simple cube de plaques d’un matériau équivalent eau, une chambre d’ionisation est utilisée pour effectuer la mesure absolue et un film radiosensible permet la mesure de la dose relative.

- de nombreux détecteurs 2D dédiés, matrice de détecteurs ponctuels avec électronique

intégrée, sont présents sur le marché. Il existe des modèles de matrice de chambres d’ionisation :

Seven29 de PTW, aussi appelée 2D-ARRAY Type 10024 qui a ensuite été remplacé par le détecteur Octavius 1500 (57–59) ; et détecteur Matrixx de Scanditronix devenu IBA (60, 61). Un modèle de matrice de diodes : MapCheck puis MapCheck2 de SunNuclear (62–64). Et un modèle de matrice de chambres d’ionisation liquide, Octavius 1000SRS de PTW (65), dédié aux traitements en conditions de stéréotaxie nécessitant une meilleure résolution spatiale.

- deux détecteurs pseudo-3D, matrices de diodes, sont également commercialisés (66). Ce sont tous les deux des fantômes cylindriques. Le Delta4-PT (Scandidos) comporte deux plans de diodes positionnés en croix, et le modèle ArcCHECK (SunNuclear) comporte des diodes disposées hélicoïdalement sur une surface pseudo-cylindrique. Le tableau 1-3 résume les caractéristiques des détecteurs disponibles dans le commerce en 2014.

- le recours à l’imageur portal est également fréquent (67). Plusieurs approches sont possibles et ne seront pas détaillées ici car elles sont proches de celles utilisées pour les contrôles en ligne (voir 1.2.4.2).

- enfin, des solutions de dosimétrie tridimensionnelle existent. Les articles de revue de la conférence internationale sur la dosimétrie tridimensionnelle IC3DDose, biennale dont la dernière édition date de 2014, sont une riche source d’informations sur ce sujet (68). Deux familles de dosimétrie tridimensionnelle sont distinguables, selon si la mesure est réellement réalisée en 3D, ou si une mesure 2D ou pseudo-3D est exploitée pour calculer une répartition de dose 3D.

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Tableau 1-3 : Récapitulatif des caractéristiques des détecteurs 2D et pseudo-3D disponibles dans le commerce en 2014. Issu de (69).

Figure 1-6 : Représentations des différents détecteurs 2D et pseudo-3D dédiés aux contrôles des plans patient RCMI en prétraitement. En haut, de gauche à droite : MapCHECK (SunNuclear), Matrixx embarqué (IBA), détecteur Seven79

dans le fantôme Octavius (PTW). En bas, de gauche à droite = ArcCHECK (SunNuclear), Delta4PT (Scandidos) et fantôme cylindrique avec films.

Le contrôle peut être réalisé indépendamment pour chaque faisceau ou pour l’intégralité des faisceaux, et avec le bras en position de traitement ou maintenu à 0°. Cela permet, quand un détecteur matriciel 2D placé sur la table est utilisé, d’avoir le faisceau toujours perpendiculaire au plan de détection, et ainsi d’éviter les déviations de mesure de dose dues à la dépendance angulaire de réponse du détecteur (70). Pour comparer deux distributions de dose bidimensionnelles, une analyse en écart de dose ou en écart de distance peut être faite selon que l’on se situe dans une région de faible ou de fort gradient de dose. Plus couramment, une analyse en indice gamma (71), qui combine les deux notions, est généralement réalisée en routine clinique. Certains logiciels proposent également de faire une analyse segment par segment. Chaque acquisition est alors celle du faisceau non-modulé mais avec une forme complexe.

Il est difficile, à partir de ces comparaisons de dose 2D, d’évaluer l’impact clinique d’un éventuel écart de dose observé. Le critère couramment accepté est d’avoir plus de 95% des points étudiés qui ont un indice gamma inférieur à 1, pour une tolérance en dose de 2 à 4% et une tolérance en distance de 2 à 4 mm selon la technique utilisée et la localisation traitée. Plusieurs équipes ont récemment étudié la corrélation entre ces comparaisons dosimétriques 2D à l’aide du gamma index et des comparaisons dosimétriques 3D reposant sur l’analyse d’Histogramme Dose Volume1 (72–78). Elles concluent qu’il y a peu de corrélation.

1 Un Histogramme Dose Volume cumulatif est la représentation en ordonnée du pourcentage en volume d’une structure d’intérêt (volume cible ou organe à risque) recevant une dose au moins égale à une valeur donnée (axe des abscisses). C’est leur étude qui permet de valider ou non un plan de traitement.

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Ainsi, la tendance actuelle est de privilégier un contrôle tridimensionnel. Les constructeurs ont donc récemment rendu disponibles sur le marché des solutions permettant de déduire, à partir de l’image scanner du patient et des mesures de doses acquises sur fantômes, la dose 3D qui aurait été délivrée au patient. Les solutions logicielles associées aux détecteurs 2D et pseudo-3D déjà présentés sont : Compass pour le détecteur Matrixx ( (79), voir 2.2.5), Octavius VerySoft pour les détecteurs PTW (80), 3DVH pour les détecteurs de SunNuclear (74) et Delta4DVH pour le détecteur Delta4-PT (81). D’autres logiciels réalisent la même fonction mais à partir de la mesure d’un film radiosensible ou de la mesure d’un EPID : Dosimetry Check de Math Resolution (82), et EPIDose de Sun Nuclear (tableau 1-4). Pour pouvoir acquérir les mesures avec les vrais angles de bras tout en ayant le détecteur orthogonal au faisceau, des systèmes supplémentaires doivent être utilisés. Le détecteur Matrixx d’IBA doit être embarqué, maintenu solidaire de l’accélérateur, et le détecteur PTW est inséré dans un fantôme cylindrique animé d’un mouvement circulaire asservi au mouvement du bras.

Tableau 1-4 : Récapitulatif des logiciels associés aux détecteurs 2D et pseudo-3D permettant une évaluation tridimensionnelle de la dose dans le patient à partir d’une mesure bidimensionnelle acquise dans un fantôme. Issu de (69). Ces contrôles étant réalisés en prétraitement, ils ne permettent pas de détecter des erreurs aléatoires pouvant survenir en cours de traitement. Seul un contrôle en temps réel réalisé pour toutes les séances de traitement pendant l’irradiation du patient le permettrait. Actuellement, principalement trois approches sont en développement et vont maintenant être détaillées. La première possibilité, ne reposant pas sur une mesure réalisée dans le faisceau, est l’exploitation des paramètres enregistrés par l’accélérateur. La seconde consiste à détourner l’utilisation de l’imageur portal. Et la troisième est l’utilisation d’un détecteur amont dédié au contrôle de la fluence délivrée, placé en sortie de la tête de l’accélérateur.

1.2.4.2 Le contrôle en ligne du plan de traitement

Exploitation des données mesurées par l’accélérateur

Nous avons vu en I.2.2.b que les accélérateurs linéaires, via le système de contrôle du traitement, mesurent en temps réel toutes les 50 ms environ certains paramètres de l’irradiation. Principalement le nombre d’UM délivré, les positions des éléments de collimation (lames et mâchoires) et les angles du bras et du collimateur sont relevés. Ces paramètres peuvent être récupérés via des fichiers appelé log files1 pour les deux constructeurs. Nous avons également vu en 1.2.3.2 que les paramètres enregistrés par l’accélérateur sont transférés à un logiciel externe, le R&V. La fiabilité des données récupérées a été montrée par plusieurs équipes (83–85). La possibilité de les exploiter pour contrôler en ligne le bon déroulement d’un traitement IMRT a également été démontrée. L’analyse peut être réalisée directement au niveau des paramètres enregistrés, qui sont comparés aux paramètres attendus (27, 86–90). Les solutions plus avancées permettent de calculer la dose tridimensionnelle dans le patient, grâce au recours à un code de calcul dédié ou au TPS utilisé en clinique, et en exploitant soit les données patient du scanner de référence soit le CBCT du jour (85, 91–94).

On peut reprocher à cette approche de ne pas réaliser un contrôle indépendant de l’accélérateur. Plus particulièrement, la façon dont sont relevées les positions des éléments de collimation est critiquable. Les

1 L’accès aux fichiers est plus facile pour les modèles Varian, ce qui explique sans doute que dans la littérature on trouve beaucoup plus d’études exploitant les fichiers Varian, appelés DynaLog.

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positions sont déduites de la mesure des systèmes de contrôle décrits précédemment. Ainsi, si une erreur de calibration existe, elle ne sera pas détectée. Pour contrôler réellement la forme du faisceau, la seule solution est d’effectuer une mesure de rayonnement à l’aide d’un détecteur interceptant intégralement le faisceau.