Apport de la modulation d'intensité et de l'optimisation pour délivrer une dose adaptée aux héterogénités biologiques
Résumé
The recent progress in functional imaging by Positron Emission Tomography (TEP) opens new perspectives in the delineation of target volumes in radiotherapy. The functional data is major; we can intend to adapt the irradiation doses on the tumor activity (TA) and to perform a dose escalation. Our objectives were (i) to characterize the TEP thresholding, by quantifying the uncertainties of the target volume contour according to the lesion size and the threshold contour level, (ii) to set up the geometry suited to perform a high-precision irradiation based on the TA, (iii) to estimate the dosimetric impact of this new protocol and (iv) to verify that dosimetry is perfectly distributed. Three original phantoms were specially created to satisfy the constraints met, as well as two virtual phantoms containing 3 dose levels (dose level 3 =TA). Our results showed the importance of the effect threshold-volume on the planning in radiotherapy. To use this irradiation method, the diameter of 1cm for the 3rd level was able to be reached. A dose escalation of 20Gy was possible between the 2nd (70Gy) and the 3rd level (90Gy). The dosimetric impact estimated on two real cases was suitable (increase of COIN from 0.6 to 0.8 and decrease of NTCP of a factor 5). In absolute and relative dosimetry, the clinical tolerances were respected. So all the treatment process, going from the diagnosis with the TEP to reveal the TA, to the patient treatment made beforehand on phantom, and going through the ballistic and the dose calculation, was estimated and validated according to our objective to adapt the irradiation to the biological heterogeneities. However such high doses should be carefully estimated before being prescribed clinically and progress is also expected in imaging, because the minimal size which we can irradiate is on the limit of the resolution TEP.
Les progrès récents en imagerie fonctionnelle par Tomographie d'Emission de Positons (TEP) ouvrent de nouvelles perspectives dans la délimitation des volumes cibles en radiothérapie. L'information fonctionnelle est capitale, on peut envisager d'adapter les doses d'irradiation sur l'activité tumorale (AT) et de réaliser une escalade de dose. Nos objectifs étaient caractériser la détectabilité en TEP, en quantifiant les incertitudes de contour du volume cible en fonction de la taille des lésions et du seuillage appliqué, de mettre en place la géométrie appropriée pour réaliser une forte irradiation hautement précise basée sur l'AT, d'évaluer l'impact dosimétrique de ce nouveau protocole et de vérifier la bonne délivrance de cette irradiation. Trois fantômes originaux ont été spécialement conçus pour satisfaire aux contraintes rencontrées, ainsi que deux fantômes virtuels contenant les 3 niveaux de dose recherchés (niveau3=AT). Nos résultats ont montré l'importance de l'effet seuil-volume sur la planification en radiothérapie. Afin d'utiliser cette méthode d'irradiation, le diamètre de 1cm pour le 3ème niveau a pu être atteint. Une escalade de 20Gy a été possible entre le 2ème (70Gy) et le 3ème niveau (90Gy). L'impact dosimétrique évalué sur deux cas réels était satisfaisant (augmentation de COIN de 0,6 à 0,8 et diminution de NTCP d'un facteur 5). En dosimétrie absolue et relative, les tolérances cliniques ont été respectées. Ainsi toute la chaîne de traitement, allant du diagnostic, avec la TEP pour déceler l'AT, au traitement du patient effectué au préalable sur fantôme, en passant par la balistique et le calcul de dose, a été évaluée et validée selon notre objectif d'adapter l'irradiation aux hétérogénéités biologiques. Cependant de telles hautes doses doivent être évaluées avec précaution avant d'être prescrites en clinique, et des progrès sont aussi attendus en imagerie, puisque la taille minimale que l'on peut irradier est à la limite de la résolution TEP.
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