Influence du collimateur multi-lames

II.1.2.1 Influence du positionnement du collimateur dans la tête d’irradiation de l’accélérateur

Le design de la tête de l’accélérateur et plus particulièrement le rétrodiffusé des mâchoires et du MLC sur la chambre moniteur influe sur la dose diffusée par la tête de l’accélérateur. Ce rayonnement diffusé participe à la dose intégrale reçue par le patient et particulièrement sur la dose superficielle. Huq et al ont mesuré la dose diffusée par la tête pour des tailles de champs de 3 cm × 3 cm à 40 cm × 40 cm 35. Ils ont ainsi montré que globalement plus le MLC était proche de la chambre moniteur plus la dose diffusée par la tête de l’accélérateur diminuait 35. Les distances source-centre des lames du MLC sont de 42,53 cm pour le Beam Modulator, 33,60 cm pour le MLCi2 et de 34,93 cm pour l’Agility.

II.1.2.2 Influence des caractéristiques géométriques des lames du MLC Forme du côté des lames

Les trois MLC, Beam Modulator, MLCi2 et Agility, disponibles pour le VMAT ont des lames dont le côté est plat contrairement à d’autres MLC qui possèdent des côtés de lame avec une forme en tenon-mortaise appelée communément « tongue and groove ». La figure 17 montre deux MLC Elekta : le MLCi2 étudié dans ce travail et un MLC d’ancienne génération présentant une forme des côtés des lames en « tenon-mortaise ».

Figure 17 : Photographies de face et de profil de lames issues du MLCi, avec un côté de lame en tenon mortaise et du MLCi2 avec un côté de lame plat.

La géométrie en tenon-mortaise a été développée pour diminuer la transmission inter-lames mais provoque en RCMI un effet appelé effet « tongue and groove » (T&G). Celui-ci entraine un sous-dosage entre deux lames comme présenté dans la figure 18 issue d’une étude de Deng et al 36.

Figure 18 : Schéma de l’effet « Tongue and Groove » selon Deng et al 36.

L’impact de celui-ci a largement été étudié en RCMI par faisceaux stationnaires pour laquelle la valeur du sous-dosage peut être supérieure à 10 % pour un faisceau unique 36. Mais l’impact de celui-ci dépend de la séquence de position de lames utilisée et dépend donc énormément de la qualité de l’algorithme de séquençage utilisé 37,38. Dans leur étude, Luan et al utilisent un algorithme spécifique de séquençage développé pour minimiser l’effet T&G en

RCMI type S&S , ainsi pour un cas de prostate l’erreur due à l’effet T&G est de 0 % pour 23 segments 38. De plus l’impact dosimétrique de l’effet T&G est à considérer globalement en combinant l’effet T&G de l’ensemble des faisceaux de traitement utilisés. Ainsi Deng et al montrent que cet effet peut être inférieur à 1,6 % pour des cas cliniques utilisant plus de cinq faisceaux puisque l’effet T&G ne se produit pas toujours sur le même plan 36. De plus le potentiel d’une rotation de collimateur pour diminuer l’impact de l’effet T&G a été démontré par Otto et al depuis 2002 39. Actuellement aucun logiciel de planification du marché ne propose une optimisation de la rotation du collimateur en VMAT ni même une optimisation de l’angle du collimateur en RCMI par faisceaux stationnaires. Ainsi en VMAT une rotation du collimateur fixe pour l’ensemble de l’arc est souvent réalisée pour les MLC possédant une géométrie en tenon-mortaise. Dans ce cas, l’angle du collimateur est souvent fixé entre 10° et 45° mais le choix de l’angle du collimateur est un compromis entre la diminution de l’effet T&G et l’adaptation des lames à la géométrie du volume cible et des OAR 40. Le côté des lames des collimateurs Elekta adaptés au VMAT, Beam Modulator, MLCi2 et Agility, ne présentent pas de tenon-mortaise ce qui permet d’éviter l’effet T&G. Pour limiter la transmission inter-lames de ces MLC, les lames sont légèrement inclinées de façon à ce que les côtés divergents soit légèrement défocalisés et ainsi ne respectent pas exactement la divergence du faisceau.

Forme de l’extrémité des lames

L’arrondi de l’extrémité des lames a été créé afin de limiter la variation de la pénombre dosimétrique en fonction de la position des lames par rapport au centre du champ comme cela est visualisé dans la figure 19.

Figure 19: Influence de la forme de l’extrémité des lames sur la pénombre 41.

Pour le MLC Beam Modulator, Patel et al ont montré que la variation de la pénombre sur l’ensemble de la gamme de déplacement des lames est de 0,5 mm à 2 cm de profondeur pour un faisceau de 6 MV 42. Pour le MLCi2 nous avons mesuré une variation de pénombre de 0,8 mm dans les mêmes conditions. Pour le MLC Agility, la variation de la pénombre a été

évaluée à 0,6 mm sur l’ensemble de la gamme de déplacement des lames à 10 cm de profondeur pour un faisceau de 6 MV 43.

Largeur de lame

En 2000, Bortfeld et al ont étudié théoriquement la largeur de lame minimale en dessous de laquelle aucun bénéfice physique n’est attendu 44. Ils ont montré que la largeur des lames du MLC permettant une résolution optimale est égale à la largeur de la pénombre divisée par un facteur de 1,7, soit environ 1,5-2 mm pour un faisceau de 6 MV. En dessous de cette valeur, la transmission globale augmente en raison de la diminution du rapport entre la largeur de lame et l’espace inter-lame 44. En RCMI par faisceaux stationnaires, l’influence de la largeur des lames a été évaluée par plusieurs auteurs. L’influence de la largeur des lames du MLC a été investiguée en technique RCMI S&S et SW pour différentes localisations tumorales 45-48. Zwicker et al ont comparé deux collimateurs avec des largeurs de lames de 5 mm et 10 mm en technique S&S pour des traitements de la sphère ORL avec une prescription en boost intégré 49. Ils ont montré un gain significatif en faveur du MLC avec de lames de 5 mm en termes de couverture du volume cible et d’épargne des OAR. Burmeister et al ont comparé deux collimateurs avec des largeurs de lames de 5 mm et 10 mm en technique S&S pour trois localisations tumorales 48. Ils ont montré que des lames plus fines amélioraient significativement la qualité du plan que dans des cas spécifiques, c’est-à-dire pour des petits volumes cibles ou des petites structures à risque ou pour des volumes cibles avec des concavités. Dans la plupart des cas, ils n’ont pas montré de différences cliniquement significatives. En termes d’efficience, les plans générés avec des lames de 10 mm de large demandaient 60 % de segments en moins et 40 % d’UM en moins par rapport à des plans générés avec des lames de 5 mm de large. Une étude menée par Wang en 2010 a investigué l’impact de deux collimateurs Elekta en technique S&S : le Beam Modulator avec des lames de 4 mm de large et le MLCi avec des lames de 10 mm de large 45. Pour des cas de traitements du nasopharynx, ils ont trouvé que le MLC avec les lames les plus fines fournissait une meilleure couverture du volume cible sans amélioration sur l’épargne des OAR. Abe et al ont investigué l’impact de la largeur des lames du MLC en cas de traitement de la prostate avec une prescription avec escalade de dose en technique RCMI SW 50. Ils ont montré des différences dosimétriques très faibles entre des largeurs de lames de 3 et 5 mm suggérant que les deux collimateurs peuvent être utilisés dans ce type de cas.

Toutes ces études montrent que l’influence de la largeur des lames est difficilement généralisable car cela dépend de la localisation clinique traitée mais aussi des autres paramètres du MLC et des autres éléments de la chaîne de traitement.