Y a-t-il des limites physiques, techniques et morphologiques afa radiotherapie conformationnelle ?

CancerfR,adiother 200 I ; 5 : Suppl I : 53s-6s
© 2001 Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS, Taus droits reserves

Limites et difficultes de Ia
radiotherapie de conformation

Y a-t-il des limites physiques, techniques et morphologiques
conformationnelle ?

a fa

radiotherapie

R. Garcia*, R. Oozeer, H. Le Thanh, M. Alfonsi, C. Berger, B. Chauvet, D. Serin,
P. Vincent, F. Reboul
Service de radiotherapie, Institut Sainte-Catherine, BP 846, 84082 Avignoll cedex, France

RESUME
La radiotherapie conformationnelle est issue des progres
techniques et informatiques. Les procedures de preparation
et de traitement beneficient d'une amelioration significative
de la qualite. Cependant, toutes les etapes comportent des
limitations de nature diverse et d'influence variable. II est
utile d'identifier, de detailler et d'exploiter ces limites afin
d'orienter les pratiques et d'ameliorer la qualite. Connaitre
les limites de la radiotherapie conformationnelle constitue
un prealabJe ala mise en ceuvre de I'irradiation par modulation d'intensite. © 2001 Editions scientifiques et medicales
Elsevier SAS
radiotherapie conformationnelle

ABSTRACT

Are there physical, technical and morphological limits in
conformal radiotherapy?
Conformal radiotherapy results from several technical and
data processing advances. The treatment planning and the
daily treatments have benefited from a significant improvement of the qual ity control. However, all the steps of the process contain various limitations of varying effects. It appear
important to identify, describe and exploit those limits to better drive the procedures and optimise the quality. Identifying
the limits of the conformal radiotherapy should be an important help to implement intensity modulation radiotherapy. ©
2001 Editions scientifiques et medicales Elsevier SAS
conformal radiotherapy

La radiotherapie beneficie depuis quelques annees des
evolutions technologiques s'appuyant sur les developpements informatiques. L' expansion commerciale de

l'informatique dans taus les domaines de l'industrie a permis la mise disposition de composants electroniques et
de logiciels utiles un cout abordable dans Ie domaine
medical. Ainsi, Ie pilotage de machines (scanographie,
simulateur, accelerateurs). l'imagerie (scanographie,
IRM, tomographie par emission de positons) et Ia simulation des calculs tridimensionnels ont offert de nouvelles
possibilites de preparation et de traitement.
qui ont
Depuis quelques annees, les equipes ｦｲ｡ｮｾ ｩｳ･
eu acces cette technologie ont explore et exploite ces
possibilites afin d'ameliorer les procedures de radiotherapie [12]. II est assurement interessant aujourd'hui de se
poser la question des !imites rencontrees au cours de tOlltes les etapes d' un traitement beneficiant de toutes les
avancees connnes et publiees.

a

a

a

MISE AU POINT
L' analyse des limites peut etre conduite sur chacune des
etapes de la procedure confonnationnelle. Les hypotheses
ou affinnations emanent de travaux publies, d'experiences personnelles mais aussi d' observations subjectives.
Dependant des equipements et des methodes, les limitations exposees seront effectives au inexistantes; elles
peuvent, assurement, faire l' objet de controverses.

CONTENTION
Afin de rapprocher la precision quotidienne de traitement
de la precision infonnatique, il a fallu innover dans
l'immobilisation de la partie du corps concernee [6, 16].
AI' exception des cadres craniens invasifs, tous les
moyens de contention n'immobilisent pas completement
Ie patient.
Les masques thermofonnes associes des cales sous la
nuque sont rassurants, mais des contr6les multiples montrent des mouvements du cou et l'affaissement progressif

a

** Correspondance.
Adresse e-mail: garciar@freeJr (R. Garcia).


54s

R. Garcia et al.

des cales en mousse. II est necessaire de couvrir les epaules et Ie haut du crane pour esperer atteindre une precision

d'environ 3 mm [11]. Certains malades atteints d'une
tumeur de la sphere ORL ont, en debut de traitement, un
volume ganglionnaire important et on assiste a une reduction significative du diametre du cou en cours de traitement.
La contention du pelvis par des systemes en matiere
plastique ou en mousse polyurethane et rajout de reperes
sur les jambes ant permis de compter sur une precision de
5 mm [9], ce qui est acceptable tant qu'il ne constitue pas
un obstacle a I'augmentation de la dose.
La contention du thorax est beaucoup plus complexe
car toute immobilisation laisse a la colonne vertebrale un
degre de liberte transverse de l' ordre du centimetre. A ce
jour, aucune nouvelle technique au methode semble ameliorer les conditions actuelles.
L'ensemble des methodes d'immobilisation laisse a
I' erreur humaine une place effective qui intervient meme
dans les situations les mieux maltrisees. La recherche
d'une precision extreme lars de toutes les seances est aisement compromise par la venue de personnel insuffisamment forme. Le travail d' equipe fonde sur l' amelioration
continue de la qualite peut seul limiter son influence.
ACQUISITION TOMODENSITOMETRIQUE
L'acquisition tomodensitometrique est possible a l'aide
d'un simulateur avec option tomographie pour un nombre
de coupes faible. Des procedures de qualite sont mises en
ceuvre avec ce moyen [4]. Cependant, la radiotMrapie
conformationnelle est facilitee par l'utilisation d'un scanneur, fonctionnant de preference sur Ie mode helicoidal
[18,24,27]. Le scanneur, base de la simulation virtuelle,
est physiquement conditionne par Ie diametre du tunnel.
Les scanneurs actuels sont construits avec un diametre
interne de 68 a 70 em. Des positions classiques de traitements ant dll e1J:e modifiees pour s'adapter aces contraintes. L'inclinaison do plan incline est, par exemple, limitee
a environ 10°. Un deplacement lateral limite oblige a
modifier la simulation des irradiations mammaires [10].
On a pu trouver des adaptations acceptables en croisant

les bras au-dessus de la tete, mais la cambrure lombaire
induite cree une position peu confortable et mal supportee
par quelques malades.
ACCES AU SCANNEUR
L'acces a un scanneur non dedie ala radiotherapie peutetre une limitation importante du fait du faible temps
｡ｬｉｯ ｈｾＮ
Si on veut generaliser la procedure confOlmationnelle, il est incontournable de disposer d'un acces suffisant (30 min a 1 h par malade) [24]. L' acquisition realisee
par les manipulateurs du service de diagnostic, non fami-

liarises avec les procedures de radiotMrapie, engendre
souvent des divergences avec l'imagerie souhaitee. La
limitation en nombre de coupes conditionnee par la
nomenclature re radiodiagnostic oblige a limiter la zone
d'acquisition et a utiliser des epaisseurs de coupes trop
importantes (10 mm).
IMAGERIE
Les logiciels de simulation virtuelle sont heterogenes
quant aux outils d'explorations des images scanographiques. Naviguer en continu dans les trois plans orthogonaux ou construire individuellement chaque plan n'offre
pas la meme souplesse dans la recherche des zones
contrastees. Certains Iogiciels offrent un niveau d'exploration eleve qui pose Ie probleme du temps necessaire a
leur mmtrise. Les fusions d'images scanographiques et
par resonance magnetique sont souvent primordiaies pour
la determination des volumes cibles postoperatoires [25,
29]. Peu d'equipes pratiquent cette methode, par manque
de moyens ou de temps d'acces.
MOUVEMENTS INTERNES
En dehors du cerveau, tous les sites tumoraux, en particulier Ie thorax, Ie pelvis, l'abdomen et la sphere ORL,
sont affectes par des mouvements internes. La deglutition,
Ia respiration, les mouvements diaphragmatiques et Ie
remplissages du rectum et de Ia vessie conditionnent au

meme niveau la qualite des procedures d'irradiation [1,2,
14, 19]. Dans cette limitation a la qualite, il faut distinguer l'influence sur la couverture du volume cible et celIe
sur Ie caleul tridimensionnel. Diverses methodes, qui
necessitent toutes des investissements et du temps, sont
en cours d'elaboration [20]. Le blocage inspiratoire est
une methode prometteuse qui ameliore la couverture des
tumeurs intra-thoraciques et protege Ie poumon sain [8,
26].
CONTOURS
La delimitation des volumes cibles et de certains organes
est un acte auteur-dependant; it est possible mais difficile
d'agir sur cette variabilite [22, 29]. II convient de pointer
cette incertitude car eUe conditionne la totalite du traitement, Ie reste de la procedure n'etant que technique et
totalement base sur ces contours. La presence d'un medecin radiologue peut s' averer utile. Potentiellement, Ie
trace des contours conditionne jusqu' aux evaluations cIiniques. Dans Ie meme ordre, les decisions concernant les
marges d' expansions pour generer Ie volume cible previsionnel (PTV) dependent des evaluations locales de reproductibilite de positionnement mais aussi des considerations de prises de risque.


55s

Radiotherapie conformationnelle : ses limites

Les opacifications vasculaire, vesicale, cesophagienne
ou rectale sont parfois impossibles ou impmfaitement realises. Ainsi, la qualite de la determination tridimensionnelle des volumes cibles est diminuee.

BALISTIQUE
La procedure conformationnelle oriente les balistiques
vers un nombre de faisceaux generalement superieur ace
qui est classiquement utilise [3]. II est difficile d' augmenter la charge de travail par la multiplication des caches
focalises. Ainsi, les evolutions sont conditionnees par les

possibilites de nouveaux equipements tels que les collimateurs multilames. On peut desormais ｮｾ｡ｬｩｳ･ｲ
un faisceau conforme a la geometrie du volume cible vu de la
source mais un compromis est souvent realise afin d'epargner des organes arisques. Ceci constitue une des limitations les plus importantes de la radiotherapie conformationnelle. D'autres limitations balistiques interviennent,
telles que les banes de la table de traitement, qui empechent certaines incidences, au Ia transmission a travers
des accessoires de contention.

CALCUL
La validite des calculs est un sujet qui preoccupe les physiciens depuis l' apparition des premieres distributions de
doses ｩｮｦｯｲｭ｡ｴｳｾ･
[5]. Dans la procedure conformationnelle, ces isodoses engendrent des decisions importantes
de prescription, qui soulevent la question de la precision
de leurs positions.
La representation graphique de la distribution de la dose
depend: de la methode mathematique de calcul, des coefficients de modelisation et de transmissions, de la taiIle de
la matrice de calcul, des epaisseurs de coupes, des heterogeneites, des inclinaisons de surfaces, de la qualite et de
la quantite des donnees mesurees.
Les influences individuelles ou associees de ces facteurs sont difficiles a etablir ; elles necessitent un travail
important de la part des physiciens.
Dne distribution de dose est une image graphique figee
qui evolue cependant avec les facteurs suivants :
- les mouvements internes pendant la seance et entre les
seances;
- Ie repositionnement quotidien ;
- la reduction tumorale necessitant parfois un deuxieme
scanner en cours de traitement.
Ces influences ne sont pas vues comme des limitations,
tant qu'elles ne sont pas analysees ou que l'on reste sur
une vision conventionnelle de l'hTadiation. Si on devait
appliquer Ies futures evolutions de la radiotherapie sans
se soucier des variations induites, on risquerait cIe Ies

concretiser par des complications cliniques. Des auteurs
proposent d'inclure dans la dosimetrie une statistique de

ces variations, mais, s'il est possible de generer des
eneurs de positionnement ou des mouvements internes, Ie
calcul presente n'est qu'une indication supplementaire
pour une aide a I' analyse [15].

ANALYSES
Des calculs de dosimetrie tridimensionnelles, on a pu
extraire des donnees relatives aux plans de traitements en
vue de comparaisons ou d' analyses de risques. II est
cependant difficile d'etablir des outils absolus du fait des
incertitudes et de la non-connaissance des relations dosevolume-complication. Les courbes histogrammes cumuIes dose volume (DVH) peuvent constituer un indicateur
pmtiel de la qualite d'un plan de traitement mais en aucun
cas predire sans incertitude des risques cliniques [6]. A
ces relations dose-volume, on a pu associer des valeurs
moyennes de complications issues d'une compilation [7].
Les valeurs de NTCP (normal tissue complication probability) donnent une indication du niveau de complication
assode au plan de traitement, avec une incertitude du
meme ordre que la complexite des tumeurs et des personnes. Les seules applications fiables de ces valeurs de complications emanent de travaux internes a certains centres
concernant des localisations simples telles que l'inadiation du foie [13].
L'indice de conformite est un indicateur combine de Ia
couverture du volume cible et de l'inadiation des tissus
sain [21]. Idealement egal a 1, il atteint difficilement 0,6
dans Ie poumon et 0,8 dans la prostate et la sphere ORL.
Ces vaIeurs sont Ie resultat des limitations physiques sans
tenir compte des variations au cours du traitement. Si la
conformation des faisceaux est globalement atteinte, il
n'en est done pas de meme pour la dose [28].

CONTROLES ET VERIFICATIONS
La qualite de la radiotherapie conformationnelle est fondee, entre autre, sur la determination de marges de seeurites liees aux elTeurs de repositionnement quotidiennes.
Afin d' apporter une coherence dans la procedure, il
convient de verifier que Ie niveau de qualite souhaite est
atteint. Les imageurs electroniques (portal imaging) permettent d'augmenter Ie nombre des contro1es, de realiser
toutes les incidences obliques et d'ameliorer les methodes
de velification [23]. Leur utilisation est malheureusement
tres limitee pm' Ie grand nombre des malades par accelerateur et Ie temps necessaire aleur analyse. Ainsi, il n'est
pas possible d'appIiquer un repositionnement sur la base
des images quotidiennes. II n'est done pas exc1u de realiser un mauvais traitement conformationnel, faute de
n'avoir pu Ie contr6Ier suffisamment.


56s

R. Garcia et al.

CONCLUSIONS
La simulation virtuelle des faisceaux et leur conformation
par rapport aux volumes d6limites ont assurement permis
de mieux irradier. NODS avons observe, aI'aide de l'acquisition scanographique pour la deuxieme partie du traitement, que Ie volume cible etait significativement « sousdose» dans 10 it 20 % des cas en se fiant a la simulation
classique [17]. Ainsi, la radiotherapie conformationnelle
doit rester un objectif aappliquer it la totalite des malades
pouvant en ben6ficier. Les limitations existent comme une
evidence car chaque evolution en comporte de nouvelles,
certaines peuvent faire I' objet de travaux d' amelioration.
Beaucoup d' entre elles disparattraient si Ie niveau d' equipement et Ie nombre des personnes etaient en adequation
avec l'ambition de qualite. Certains aspects necessiteront
une revolution technologique par l'utilisation d'acceIerateurs associes a une tomographie. La plupart des limitations dosimetriques actuelles devraient tcouver des solutions dans la mise en reuvre de l'irradiation par

modulation d'intensite.
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