Techniques de radiothérapie

conventionnelle en radiothérapie, et forme la base des techniques plus avancées. Elle s’appuie sur des images en trois dimensions du patient, et en particulier de la région à traiter, obtenues par imagerie tomodensitométrique (scanner), qui est l’image de référence pour le calcul de dose, ou bien par imagerie par résonnance magnétique (IRM) ou tomographie par émission de positons (TEP ou SPECT). Ces images permettent le contourage précis des tumeurs et des organes à risque, puis la simulation informatique du dépôt de dose dans le patient, et rend ainsi possible une planification des doses délivrées. En France, elle se développe particulièrement à partir des années 1990, lorsque les progrès en imagerie permettent de mieux visualiser les régions à traiter.

Lors d’un traitement en RC3D, plusieurs faisceaux fixes viennent irradier tour à tour la tumeur selon différents angles d’incidence grâce à la rotation du bras de l’accélérateur, après une éventuelle modification de la forme du champ par le MLC. Avant l’introduction des collimateurs multilames, la RC3D se faisait grâce à des champs carrés simplement modulés par des masques de plomb personnalisés ; on parle dans ce cas de radiothérapie standard.

La radiothérapie conformationnelle 3D a donné par la suite naissance à de nombreuses techniques plus avancées, qui viennent généralement rajouter de nouvelles fonctionnalités au traitement pour obtenir une meilleure personnalisation de la dose et permettre l’irradiation de volumes plus complexes.

Radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité (RCMI)

La radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité (RCMI) est caractérisée par une meilleure conformation à la tumeur (concavités, etc.) grâce aux formes de champ permises par le MLC et également par des variations du débit de dose pendant l’irradiation. L’INCa estime qu’en 2017, 98% des centres de radiothérapie français sont équipés pour effectuer des traitements en RCMI, qui est en passe de devenir le nouveau traitement standard.

Par rapport à la RC3D, cette technique permet d’obtenir un gradient de dose plus important entre la région à traiter et les organes avoisinants, permettant de délivrer une dose plus importante à la tumeur sans augmenter les effets secondaires, et ainsi d’obtenir un taux d’effets secondaires plus faible. Elle permet également de traiter des tumeurs de formes concaves, par exemple entourant un organe sensible [Galvinet al., 2004].

On distingue deux principaux modes de RCMI, lors desquels le bras reste fixe : en «Step and Shoot», le mouvement des lames du MLC se fait entre chaque irradiation, tandis qu’en «Sliding Window», le mouvement se fait au cours de l’irradiation. La figure 7, ci-dessous, compare les distributions de dose obtenues pour une planification lors d’un traitement de la prostate, pour la radiothérapie standard, la RC3D et la RCMI.

(a) Radiothérapie standard (b) RC3D (c) RCMI

Figure 7 – Exemple de distribution de dose obtenue pour un traitement de la prostate pour la radiothérapie standard (a), la RC3D (b) et la RCMI (c). La couleur indique un pourcentage de la dose prescrite à la tumeur, la zone cible étant contourée en rouge [Colnot, 2019].

Cet exemple met en évidence une conformation de la dose à la tumeur plus importante dans le cas de la RCMI qu’en RC3D, elle-même meilleure qu’en radiothérapie standard. On constate également que le nombre de faisceaux est bien plus élevé, ce qui est généralement une caractéristique de la RCMI.

Arcthérapie volumétrique (VMAT)

Figure 8 – Illustration du principe du traitement par VMAT, dans lequel le bras de l’accélérateur tourne autour du patient durant l’irradiation. (source : www.itnonline.com/content/elektas-infinity-delivers-vmat)

L’arcthérapie volumétrique par modulation d’intensité («Volumetric Modulated Arc Therapy» ou VMAT [Teohet al., 2011]) introduit une rotation continue du bras de l’accélérateur, qui forme des arcs durant l’irradiation. Ce faisceau en rotation remplace l’utilisation de faisceaux fixes, mais l’arcthérapie peut tout de même se pratiquer à l’aide d’accélérateurs conventionnels. Ce type de traitement permet une meilleure

conformation de la dose qu’en RCMI, mais réduit surtout le temps nécessaire au traitement

[Bertelsenet al., 2010].

Tomothérapie

Figure 9 – Représentation d’un appareil de tomothérapie. La modalité associe une rotation du faisceau et une translation de la table de traitement. (source : www.pvhomed.com/treatment/tomotherapy)

La tomothérapie utilise la rotation de l’accélérateur sur 360° combinée à un déplacement continu de la table de traitement. Le traitement est réalisé par coupes successives, à la façon d’un scanner, à l’aide d’un faisceau fin en forme d’éventail lui aussi modulé en intensité. Ce type de traitement permet de coupler l’irradiation à l’imagerie du patient, qui permet de contrôler le bon positionnement de la tumeur au cours du traitement. La tomothérapie relève donc des techniques dites d’irradiation guidée par l’imagerie («Image Guided Radiation Therapy» ou IGRT). L’efficacité et la durée du traitement sont comparables à la RCMI, mais la tomothérapie permet de délivrer une dose plus homogène à la zone tumorale

[Oliveret al., 2009].

Figure 10 – Un appareil de stéréotaxie de type CyberKnife

®

, sur lequel un accélérateur linéaire miniaturisé est monté sur un bras robotisé. (source : www.deutsches-cyberknife-zentrum.de/en/cyberknife)

Aussi appelée radiochirurgie, la stéréotaxie est basée sur l’utilisation de microfaisceaux, délivrant une très haute dose sur de petits volumes [De Salleset al., 2008]. Elle est généralement utilisée pour traiter les tumeurs de petite taille, notamment cérébrales, avec un traitement de type hypofractionné (peu de fractions, mais une dose élevée à chaque irradiation) voire en une seule fraction.

Cette technique, pour laquelle l’erreur permise sur le positionnement est extrêmement limitée, a été rendue possible par l’amélioration de l’imagerie réalisée au cours du traitement, qui permet un ciblage très précis de la tumeur en temps réel, avec une précision pouvant atteindre le millimètre. L’INCa rapporte que la proportion de centres de radiothérapie pratiquant des irradiations en conditions stéréotaxiques a plus que doublé depuis 2012, pour atteindre 45% en 2017.

Autres types de radiothérapie

Les techniques présentées ci-dessus représentent aujourd’hui la majorité des traitements en radiothérapie externe. D’autres procédés peuvent toutefois venir s’ajouter en complément aux techniques existantes. Notamment, l’asservissement à la respiration vise à prendre en compte les mouvements respiratoires du patient, qui peuvent entraîner un décalage temporaire de la position de la tumeur et éventuellement dégrader la conformation de la dose à la région à traiter. Plusieurs méthodes existent pour y remédier : il est possible de demander au patient de bloquer sa respiration le temps d’une irradiation courte, d’irradier de manière périodique (seulement lorsque la tumeur est bien positionnée), ou bien de la suivre au cours de son mouvement à l’aide de l’imagerie. L’INCa indique que ce type de techniques est utilisé dans 32% des centres de radiothérapie.

De nombreuses méthodes d’imagerie peuvent être utilisées durant le traitement, formant l’ensemble des méthodes d’IGRT. L’imagerie portale, en particulier, réalise une image du faisceau de traitement. Elle permet d’évaluer l’accord avec l’image attendue par la

planification, et ainsi de contrôler le bon déroulement du traitement. D’après l’INCa, en 2017, ce type d’imagerie équipe 91% des centres de radiothérapie.

Finalement, l’irradiation par des ions, appelée hadronthérapie, est actuellement un objet de recherche important [Jäkel, 2007]. En particulier, les protons sont utilisés pour certains traitements de l’oeil et de la base du crâne. Grâce à leur dépôt d’énergie très localisé (à la fin de leur parcours), ils permettent d’épargner très largement les tissus sains situés derrière la tumeur, et de limiter le dépôt de dose aux tissus situés sur leur passage. En 2014, elle représente 1% des patients traités par radiothérapie [INCa, 2016]. Actuellement en développement, l’utilisation des ions carbone est également une possibilité pour la hadronthérapie.