Off-line ART

Les méthodes "différées" (off-line ART ) permettent de s’adapter aux changements progres-sifs, comme la réduction du volume de la tumeur, tel dans l’exemple de la figure1.9, mais aussi la perte de poids et autres changements morphologiques. Les adaptations sont faites entre deux fractions.

FIGURE1.9 – Illustration de l’importance de la radiothérapie adaptative : Contours du CTV (Clinical

Tu-mor Volume) et GTV (Gross TuTu-mor Volume) projetés sur (a) une image du CT de préparation et (b) une image du CT effectué trois semaines après le début du traitement. On peut observer une réduction impor-tante du volume de la tumeur, rendant les contours réalisés au cours de la planification obsolètes.[96]

Ici, des niveaux d’action sont définis et un système d’alertes permet de déclencher la modi-fication du plan de traitement si les seuils de tolérance volumétriques ou dosimétriques sont dépassés. Cette modification peut être une re-planification et ré-optimisation du plan à par-tir d’un nouveau CT ou une superposition et correspondance d’images déformables (exemple : [1]).

L’avantage des méthodes différées est que les actions conséquentes aux observations ne doivent pas être quasi-simultanées au traitement. Des algorithmes existants peuvent donc être utilisés. Cependant, le nombre de modifications qu’il sera possible d’apporter au plan sera minimisé et même réduit à une seule adaptation, car cela représente une charge de travail supplémentaire importante.

Les bénéfices, les limites, la précision et la charge de travail des méthodes ci-dessus dépendent de la technique utilisée [64]. Des solutions commerciales sont déjà proposées, par exemple par RaySearch Laboratories, Varian MS ou Calypso Medical.

Néanmoins, des difficultés surviennent lors de la mise en pratique des techniques : le manque d’automatisation et la charge de travail, les incertitudes vis-à-vis des tolérances et du calcul de dose, la définition de critères d’alerte. Malgré cela, la radiothérapie adaptative est un pas im-portant vers le traitement entièrement individualisé des patients en radio-oncologie, mais aussi vers une meilleure qualité des traitements administrés.

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L’ÉTAT-DE-L’ART DE L A DOSIMÉTRIE in vivo

La dosimétrie in vivo a pour objectifs, premièrement, de détecter par fraction les erreurs, systématiques et aléatoires, graves et mineures, et deuxièmement, d’évaluer et suivre périodi-quement les techniques utilisées, les appareils de traitement et la chaine de traitement en géné-ral [48] . Quelle que soit la méthode de dosimétrie in vivo utilisée, cette pratique a été largement vantée par les experts [76][112][118] et des recommandations ont été formulées par les organi-sations françaises[48] et internationales[4][43][53].

2.1 La dosimétrie in vivo classique

Les diodes (fig.2.1a) sont le détecteur le plus répandu. Elles sont placées sur la peau du pa-tient à l’entrée et/ou sortie du faisceau. Elles sont composées, par exemple, d’un élément semi-conducteur avec une jonction p-n. Le courant dans cette jonction est proportion-nel au débit de dose. Cet élément semi-conducteur est placé dans un capuchon assurant l’équilibre électronique. Les diodes sont ensuite directement reliées à un électromètre. La lecture du résultat se fait en temps réel [43][71].

Ce détecteur présente plusieurs avantages (voir tableau2.1), dont la facilité et l’expérience d’utilisation, sa petite taille, sa sensibilité, sa robustesse, sa fiabilité et son coût. Cepen-dant, les diodes sont sensibles au débit de dose et à l’angle d’incidence [21] et dépen-dantes de l’énergie, peuvent provoquer un surdosage à la peau et un sous-dosage de la cible [55][71], et ne sont pas "équivalentes eau" (voir tableau2.1).

Les MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effet Transistor) (fig.2.1b) sont des transistors à silicium. Au cours de l’irradiation, des paires électron-trou se forment dans le silicium de dioxyde. Les électrons quittent l’électrode tandis que les trous se déplacent vers la couche de Si/SiO2. Le changement de la tension de seuil ainsi induit est proportionnel à la dose reçue [11].

Ces détecteurs présentent plusieurs avantages sur les diodes (voir tableau2.1), dont leur petite taille et le peu de dépendance de l’angle d’incidence. Néanmoins, ils ne sont pas équivalents eau, ont une durée de vie courte et sont très coûteux [55].

Les TLDs (dosimètres thermoluminescents) (fig.2.1c) sont des détecteurs à lecture différée, com-posés de fluorure de lithium (LiF). Leur densité est considérée tissu équivalente. Les élec-trons sont excités au cours de l’irradiation et piégés dans des impuretés délibérément in-troduites. Lorsque les TLDs sont réchauffés, les électrons retrouvent leur état fondamental en émettant un photon. Cette luminescence est directement proportionnelle à la dose ab-sorbée [59].

Les TLDs requièrent un étalonnage avant chaque utilisation et une lecture par réchauffe-ment immédiateréchauffe-ment après la mesure [55], ce qui les rend difficilement utilisables pour tous les patients en routine clinique (voir tableau2.1).

(a) Diodes [120] (b) MOSFETs [11] (c) TLDs [49]

FIGURE2.1 – Illustrations de détecteurs classiques pour la dosimétrie in vivo.

Outre les détecteurs cités ici, utilisés en routine clinique, d’autres dosimètres sont en cours de développement, tels que les gels dosimétriques , les dosimètres à plastique scintillants [105], les dosimètres à luminescence par simulation optique et d’autres alternatives [56].

Les méthodes de lecture directe, diodes et MOSFETs, présentent un inconvénient majeur dans les conditions de radiothérapie actuelles. Le positionnement compliqué de ces détecteurs sur la peau, systématiquement dans le champ, pour chaque faisceau, les rend difficilement utilisables pour des techniques complexes telles l’IMRT ou l’arcthérapie dynamique, où les faisceaux sont très nombreux ou quasi continus. Or l’utilisation de ces techniques pourrait devenir prépon-dérante dans les centres radio-oncologiques modernes. Le nombre de faisceaux non - "tech-niquement réalisables" par des détecteurs classiques pourrait donc devenir quasi-majoritaire.

En effet, en France, où la DIV est obligatoire pour tous les faisceaux techniquement réalisables, 87% des centres utilisent les détecteurs classiques - les diodes [70]. Alors, les faisceaux IMRT ne pouvant pas être contrôlés avec des diodes, seuls 68% des centres effectuent des contrôles de dosimétrie in vivo pour la totalité des traitements de radiothérapie externe [70].