Quel niveau de qualité de traitement peut être obtenu par un système d'irradiation robotisé guidé par l'image en radiothérapie (CyberKnifeTM)
Résumé
The CyberKnifeTM consists of 6MV LINAC mounted on a robotic arm, with six degree of freedom and is coupled to an image guiding system, allowing us to guide the irradiation beams toward the target. The aim is to improve the treatment accuracy and to reduce the irradiation of critical surrounding organs. The treatment is realized by the isotropic convergence of hundreds of orientations for creating up to 1200 mini-beams, which are orientated to the target with submillimetric accuracy. This group is completed by a treatment couch, which is also mounted on a robotized arm, that offers 6 additional degrees of freedom, allowing an additional improvement of accuracy, and eliminates the possible limitations. Using its subsystem SynchronyTM, the CyberKnifeTM is capable of treating the abdo -thoracic tumors, which move with respiration, by moving dynamically the LINAC to compensate the respiratory motion of the tumors. The high dose level, which is used in this kind of hypofractionated treatment, makes the smallest error unacceptable, and needs a very high geometric accuracy with keeping a maximal dosimetric accuracy. Our work is dedicated to evaluate the quality of treatment, in the terms of dosimetric and geometric accuracies. For the different modes of tracking, which are available in the system in static mode, and dynamic mode with respiratory motion tracking. By using different kinds of detectors (ionization chambers, radiochromic films) and three different platforms, which allow simulating simple respiratory motion, real respiratory motion coming from real treated patients, and finally complex motion with hysteresis. The results show clearly the high dosimetric accuracy of the system; this is accompanied by a submillimetric geometric accuracy. This geometric accuracy degrades slightly, when treating in dynamic mode with respiratory tracking by SynchronyTM, and especially when the respiratory cycles show a high variation in amplitudes, while the dosimetric accuracy is maintained. The presence of hysteresis causes a degradation of geometric accuracy, in comparison with the measured one for linear respiratory motion. The use of gamma index has proved à high matching level between the prescribed and delivered dose distributions. Briefly, the CyberKnifeTM meets the performances claimed by the manufacturer, and is reliable and capable of realizing a high quality radiosurgery.
Le CyberKnifeTM est composé d'un accélérateur linéaire de 6 MV monté sur un bras robotisé, avec 6 axes de rotation et d'un système d'imagerie permettant de guider le faisceau d'irradiation sur la cible à traiter. Le but est d'améliorer la précision du traitement et la réduction de l'irradiation des organes critiques environnants. Le traitement est réalisé par la convergence " isotrope " d'une centaine d'orientation pour créer jusqu'à 1200 mini faisceaux dirigés sur la cible avec une précision sub-millimétrique. Cet ensemble est complété par une table de traitement montée sur un bras robotisé qui offre 6 degrés de liberté supplémentaires, permettant d'améliorer encore la précision du traitement et de lever d'éventuelles limitations. Grâce à son sous système SynchronyTM, le CyberKnifeTM est capable de traiter les tumeurs abdo-thoraciques, qui bougent avec la respiration en déplaçant dynamiquement le LINAC afin de compenser le mouvement respiro-induit. La forte dose utilisée dans ce genre de traitement hypofractionné, rend toute erreur même minimale inacceptable et impose une très grande précision géométrique, tout en assurant une précision dosimétrique maximale. Notre travail est consacrée à évaluer la qualité de traitement en termes des précisions géométrique et dosimétrique, pour les différents modes de suivi disponibles dans le système en statique, et en dynamique avec suivi respiratoire. Dans cette étude, nous avons utilisé différents types de détecteurs (chambres d'ionisation, films radiochromiques), et trois plateformes afin de simuler des simples mouvements respiratoires, des mouvements réels provenant des patients traités et enfin des mouvements complexes avec hystérésis. Les résultats obtenus montrent clairement la haute précision dosimétrique du système. Ceci est accompagné par une précision géométrique submillimétrique en mode statique. Cette précision géométrique se dégrade légèrement lors d'un traitement en mode dynamique avec suivi respiratoire par SynchronyTM, et surtout où les cycles respiratoires montrent une grande variation en amplitude, alors que la précision dosimétrique est conservée. La présence du mouvement d'hystérésis provoque plus de dégradation en précision géométrique par rapport à celle mesurée pour un mouvement respiratoire linéaire. L'utilisation du gamma index a montré une grande correspondance entre les distributions des doses prescrite et délivrée. En bref, le CyberKnifeTM remplit les performances annoncées par le constructeur, et il est fiable et capable de réaliser une radiochirurgie de haute qualité.
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