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Astro 2011 : état de l’art en radiothérapie
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ÉTAT DE L’ART EN RADIOTHÉRAPIE
O. BALAS1,6*, Y. WIOLAND2, V. MORENO3, G. GASCHARD-WAHART4, S. ROUSSELIN5, D. LEFKOPOULOS, P. GIRAUD
AVEC L’AIMABLE COLLABORATION DE
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Ingénieur biomédical, CHU HEGP, 20 rue Leblanc, 75015 Paris, France
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Ingénieur biomédical, CHU de Montpellier, 191, avenue du Doyen Gaston Giraud, 34295 Montpellier France, E-mail : [email protected]
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Ingénieur biomédical, CHU de Bordeaux, 1, rue Jean Burguet, 33075 Bordeaux,France,, E-mail : [email protected]
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Ingénieur biomédical, Présidente de l’AFIB, CHU de Poitiers, 2 rue de la Milétrie, 86021 Poitiers, France, E-mail : [email protected]
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Ingénieur biomédical, Centre Hospitalier de Niort, 5 rue Notre Dame, 79000 Niort, France, E-mail : [email protected]
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Pôle patrimoine, équipement et développement durable, hôpitaux universitaires Paris-Ouest, CHU HEGP, AP-HP, 20-40, rue Leblanc, 75908 Paris, France., E-mail : [email protected]
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Auteur correspondant. E-mail : [email protected]
Abréviations CBCT CT DRR HD HDR IGRT IRM KV LED MLC MV MVCT OART PDR RCMI TDM TEP TPS UM VGRT VMAT
tomographie conique de basse énergie computer tomography (Scanner) digital radiology reconstruction haute définition curiethérapie à haut débit de dose la radiothérapie guidée par l’image imagerie par Résonnance Magnétique kilovolt diode électroluminescente multileaf collimator: collimateur multilames mégavolt tomographie conique de haute énergie online adaptative radiation therapy curiethérapie à débit pulsée radiothérapie conformationnelle par modulation d’intensité tomodensitomètre tomographe à émission depositon treatment planning system: système de planification de traitement unité moniteur la radiothérapie guidée par le volume volumetric modulated arctherapy
INTRODUCTION : QUALITÉ DE TRAITEMENT, SÉCURITÉ, PLURIDISCIPLINARITÉ DES SOINS Si aujourd’hui le cancer est une des causes principales de décès dans le monde, selon l’Organisation mondiale de la Santé, ce nombre devrait continuer de croître pour atteindre les 11 millions d’ici 2030. Dans le cadre de leur prise en charge médicale, presqu’un quart de ces
patients vont recevoir un traitement par une technique de radiothérapie. Une grande partie de ces patients va pouvoir être considérée guérie à l’issue de leur traitement. Les technologies et techniques de radiothérapie continuent d’évoluer rapidement, de ce fait, les procédures de traitement deviennent plus complexes. Cette situation implique que les différents professionnels de radiothérapie suivent de prêt l’évolution de l’état de l’art et des techniques de cette discipline.
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Le thème choisi par les organisateurs de l’ASTRO 2011 : « Patient-focused, High quality, Pluridisciplinary Care », marque l’affirmation qu’il est indispensable aujourd’hui de travailler avec une approche pluridisciplinaire afin de permettre une prise en charge et un traitement personnalisé, de haute qualité, dans l’optique d’améliorer la santé et la qualité de vie du patient. Ainsi plus de 10 000 professionnels ont pu bénéficier de la présentation de 1400 posters et 350 conférences.
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Au niveau scientifique, une grande part du programme de l’ASTRO 2011 fut orientée sur les évolutions scientifiques et techniques en radiothérapie mais aussi en chirurgie et oncologie médicale confirmant la vision « pluridisciplinaire» de la cancérologie. Le symposium d’ouverture de l’ASTRO fut introduit par une discussion sur les différents modèles possibles de traitement pluridisciplinaires illustrant la complexité mais aussi le bénéfice indéniable d’une personnalisation du traitement. En complément, le programme de cette année intégrait aussi des thèmes relatifs à la qualité et à la sécurité de la radiothérapie, que ce soit sur le plan de la technique proprement dite, des équipements, des procédures de prise en charge du patient mais aussi des responsabilités de chacun des professionnels de la discipline. En effet, toutes ces évolutions qui se complexifient sur le plan des technologies et des techniques de traitement nécessitent aussi un travail de nombreux acteurs aux compétences complémentaires et qui doivent garder un niveau de qualification suffisante permettant de garantir une qualité mais aussi une sécurité maximales au patient. Pour illustrer ce propos, de plus en plus de techniques complexes sont ainsi réalisées en routine (RCMI, radiothérapie en conditions stéréotaxiques, …etc.). Ces techniques s’avèrent plus précises mais potentiellement plus longues si elles sont mono- ou hypofractionnées nécessitant de fait, plus de temps et de ressources sur le moment, que ce soit au niveau des médecins, radiophysiciens, dosimétristes, radiomanipulateurs et de l’encadrement afin de garantir une qualité et une sécurité de traitement. Au niveau technique, deux grandes tendances se confirment : • des équipements spécifiques orientés ou dédiés sur certains traitements particuliers (exemple: stéréotaxie intra- et extracrânienne, RCMI grand champ, etc.) ; • des machines polyvalentes pour des traitements conventionnels mais
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pouvant réaliser à la demande certains traitements particuliers par l’adjonction d’accessoires additionnels. En France… En France, après une période délicate pour les services de radiothérapie, conséquence des différents accidents de ces dernières années et de la difficulté de mise en œuvre des réglementations récentes relatives à la sécurisation des traitements, la situation s’est récemment progressivement améliorée. Le dernier rapport de l’observatoire national de la radiothérapie note une nette amélioration de la mise en œuvre des différents indicateurs avec un taux de réalisation qui atteint 83%. Côté effectif le nombre d’équivalent temps plein (ETP) de radiothérapeutes reste stable entre 2009 et 2010 à 550, dont 305 dans le secteur public et 245 dans le secteur privé. En revanche, le nombre d’ETP radiophysiciens est quant à lui passé de 448 à 491 tandis que celui d’ETP dosimétristes a progressé de 9% (de 253 à 275). Sur l’activité en elle-même, cette dernière n’a que très peu augmenté passant de 119 000 patients en 2007 à 122 300 patients en 2010. En revanche, de par la politique de remboursement des actes qui favorise les nouvelles techniques, une montée en charge progressive est apparue pour la radiothérapie conformationelle avec modulation d’intensité (RCMI) et la radiothérapie guidée par l’image (IGRT). La diffusion, bien qu’encore limitée, de ces techniques offre un meilleur ratio bénéfice/risque avec un ciblage et une couverture améliorés notamment dans les situations complexes où le volume cible a une forme concave tout en tenant compte des incertitudes de positionnement (set-up, mouvements respiratoires…) de la cible tumorale durant le traitement. Ces impacts entraînent une modification de la cartographie des centres de traitement et se traduit (en fonction des différentes problématiques rencontrées) parfois par des arrêts d’activité ou par un accord avec un centre référent ayant dans ce cas un rôle d’assistance et d’appui mais aussi par le regroupement des
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centres permettant l’optimisation des moyens. Tendances générales et stratégies industrielles À tous les niveaux de la chaîne de traitement de radiothérapie, des évolutions techniques sont présentées et retrouvées en observant l’offre industrielle. L’apport thérapeutique de certaines techniques est incontestable (amélioration de la précision, meilleure tolérance avec une diminution de la toxicité). Cependant, leur utilisation est souvent plus complexe. Tous les industriels travaillent et proposent des améliorations importantes (amélioration des interfaces utilisateurs, des temps de calcul, outils de contourage automatisés,.) permettant de rendre plus accessibles, simples et rapides ces techniques. Ainsi, elles peuvent progressivement être intégrées dans une activité de routine. Cette année encore, le monde industriel a dû s’adapter à la crise financière. La chute du marché américain qui représentait environ 50% du marché mondial en 2009, a connu une résonance plus ou moins importante en fonction du niveau d’implication de certaines sociétés sur ce territoire. Mais la tendance au tassement du marché de la radiothérapie dans les pays industrialisés est générale notamment du fait des politiques de maîtrise des dépenses de santé. Le marché est essentiellement dans les pays industrialisés un marché de renouvellement. Cette tension sur le marché a probablement déjà des conséquences indirectes, qui se manifestent par un tassement des innovations technologiques dans les différents domaines du côté de l’offre, et par une plus grande attention portée à l’optimisation et la rationalisation des équipements, du côté de la demande. Toutefois, comme pour d’autres secteurs techniques, les pays en voie de développement et les pays émergeants continuent leur croissance, ce qui se traduit pour certains industriels par un redéploiement de leur offre industrielle vers ces nouveaux marchés permettant ainsi de maintenir, voire d’augmenter leur volume de vente globale.
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Les grands industriels ont continué d’évoluer par croissance interne « organique » en développant de nouvelles entités et par croissance externe en intégrant d’autres sociétés apportant une valeur ajoutée technologique ou un nouveau marché, mais aussi par des partenariats ou des fusions dans leur domaine d’activité traditionnel ce qui se traduit par une concentration du marché. Ainsi, le paysage industriel se modifie : • Varian, leader mondial du secteur des équipements de radiothérapie présente l’accélérateur TrueBeam dernière génération intégrant les dernières évolutions dans un concept technique polyvalent et entièrement numérisé. Varian propose ainsi un catalogue allant du haut de gamme avec l’accélérateur TrueBeam en passant par la gamme classique des CLINAC déclinée en différentes versions. Bien sûr, il complète son offre par le système de curiethérapie et les systèmes de protonthérapie via les systèmes d’information et de communication. Il a également créé un partenariat, depuis quelques années, avec la société BrainLab pour proposer une lignée d’appareils de radiochirurgie en conditions stéréotaxiques: NOVALIS, puis NOVALIS TX et enfin NOVALIS TrueBeam STX, intégrant un accélérateur Varian avec un système d’imagerie stéréotaxique 3D, un plateau de table robotisé et un logiciel de planification dédié à la radiochirurgie iPLAN ; • Elekta conforte sa position de numéro deux et vient compléter son portfolio via l’acquisition en 2011 de la société Nuclétron, qui apporte ainsi sa solution de curiethérapie. Elekta présente maintenant une offre complète de radiothérapie allant de la contention, au TPS en passant par une gamme complète d’accélérateur dénommée Synergy ou Axesse pour la radiochirurgie en conditions stéréotaxiques. Les systèmes de guidage par l’image évoluent également avec l’apparition d’un système échographique (rachat de la société Resonant Médical en 2010). Elekta est également présente dans
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le domaine des R&V avec son logiciel MOSAIQ, grâce à l’acquisition, il y a maintenant plusieurs années de la société IMPAC. Enfin, Elekta se positionne toujours sur le marché de la radiochirurgie intracrânienne avec le Leksell Gammaknife à l’origine de la société ; • Siemens, après avoir présenté sa nouvelle stratégie en radiothérapie, a annoncé brutalement fin novembre l’arrêt du développement et de la commercialisation de ses équipements de radiothérapie tout en garantissant à ses clients équipés des accélérateurs PRIMUS, ONCOR et ARTISTE le maintien pendant encore plusieurs années de l’activité de maintenance. Pour la branche Healthcare, Siemens souhaite concentrer ses efforts sur les équipements permettant de faire de la médecine prédictive (technique de laboratoire), et de l’imagerie médicale. Ainsi, pour la radiothérapie, lors de l’ASTRO 2011, Siemens a largement insisté dans ses présentations sur toutes les modalités d’imagerie permettant de réaliser du repérage et de la simulation (CT, IRM, PET/ CT et particulièrement PET/MR) ; • Varian et Siemens viennent d’annoncer un partenariat stratégique mondial visant à fournir des solutions avancées de diagnostic et de traitement du cancer dans les domaines de la radiothérapie et de la radiochirurgie. L’accord a été signé le 23 avril 2012 et a été annoncé le 25 avril. La collaboration porte sur la commercialisation et la représentation mutuelle des produits pour l’imagerie et pour les traitements en radio-oncologie. Les deux sociétés vont également étudier les possibilités pour le développement conjoint de nouveaux produits pour la radiothérapie et la radiochirurgie guidée par l’image. Parallèlement, d’autres fournisseurs d’équipements plus spécifiques continuent leur implantation en radiothérapie et le développement de leur équipement : • Accuray a procédé en mai 2011 au rachat de la société TomoTherapy
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et est en cours d’intégration de cette dernière. La société souhaite ainsi pouvoir non seulement proposer des équipements spécifiques avec respectivement le Cyberknife et la Tomothérapie mais aussi se positionner comme fournisseur d’un plateau de radiothérapie complet grâce à la complémentarité de ses deux équipements offrant ainsi un panel de techniques pouvant concurrencer les accélérateurs conventionnels ; • BrainLab dont une des activités principales est la navigation chirurgicale, continue sa collaboration avec Varian en équipant désormais, avec son système d’imagerie stéréotaxique Exactrac, le NOVALIS TrueBeam STX, dernier né des accélérateurs de radiochirurgie en conditions stéréotaxiques de Varian. La société commercialise néanmoins de façon indépendante son système Exactrac ainsi que son micro-MLC (collimateur multilames) et ses stations de dosimétrie ; • Vero est une nouvelle société créée par Brainlab pour commercialiser un système original de radiothérapie principalement dédié à la radiothérapie en conditions stéréotaxiques extracrânienne et à la technique de tracking. Le système VERO qui embarque sur un même anneau un accélérateur de 6MV et un système d’imagerie intégré est le fruit de la collaboration entre BrainLab et Mitsubishi. Pour l’instant seulement six centres sont équipés de ce dispositif très lourd et encombrant qui nécessite des conditions d’installation adaptées (quatre Japon, un États-Unis, un Belgique) et cinq autres sont en cours d’installation. De nouveaux acteurs Chinois font leur apparition à l’ASTRO avec la société SHINVA qui présente un accélérateur conventionnel, encore limité en débit de dose mais équipé de collimateurs multilames mais sans aucune imagerie de contrôle intégrée. Comme en 2009, la France était représentée par quelques sociétés et en particulier : • A2J, qui développe et commercialise des lasers de positionnement et
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se place en seconde position sur ce marché très spécifique en élargissant progressivement son secteur de commercialisation ; • Dosisoft qui développe et vend des consoles de dosimétrie essentiellement sur le marché français mais avec une stratégie d’expansion vers l’international ; • Dyn’R, qui développe et commercialise un système de spiromètrie adapté à la radiothérapie asservie à la respiration permettant de déterminer un volume d’apnée de référence que le patient va reproduire à l’aide des lunettes vidéo. Ce volume permet de répéter le positionnement de l’organe à traiter durant toute la durée des soins (de l’examen d’imagerie à la séance de radiothérapie). À noter qu’il vient de développer un partenariat avec Varian pour être intégré en option sur ses accélérateurs et s’interfacer avec les cartes de synchronisation en alternative au RPM. L’une des grandes nouveautés est le développement de la Protonthérapie avec notamment l’apparition du Proteus One, petit cyclotron cryogénique « compact » de la société IBA. L’ASTRO 2011 a également été l’occasion de découvrir les nouveaux dispositifs de curiethérapie peropératoire appliquée au cancer du sein. L’évolution technologique entraîne également une modification d’attitude des industriels qui doivent compléter leurs prestations de vente par un accompagnement plus important auprès du client pour lui fournir les atouts de la maîtrise de la technologie installée.
PRÉTRAITEMENTS Acquisition image et simulation La tendance est à la multi modalité, et le scanner seul ne suffit plus. Les scanners dédiés PHILIPS continue de distribuer le CT BIG BORE qui dispose d’un tunnel de 85 cm, et de 16 coupes. Les nouveautés, et améliorations depuis 2009 sont :
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• le « O-MAR » « MetalArtifactReduction for Orthopedic implants » permettant de réduire les artéfacts lies aux objets métalliques ; • le « Full simulation on scanner console » ce qui signifie que le système de simulation est intégré à la console du scanner ; • le « Trueimage 4D » qui est une solution de gating respiratoire synchronisé ; • la rapidité de reconstruction des images en 4D en moins de quatre minutes. GE a abandonné la vente de la gamme Lightspeed RT, et lance deux nouveaux produits qui correspondent à des gammes différentes à savoir : • OPTIMA CT 580RT, moyenne gamme ; • DISCOVERY CT 590RT, haut de gamme. Ces deux scanners sont dotés d’un tunnel de 80 cm et de 16 coupes. Deux tables sont disponibles au choix sur ces deux scanners, l’une de 1700 mm pouvant supporter un poids maxi de 205 kg, et l’autre de 1600 mm pouvant supporter 295 kg maxi. Ces tables répondent à la norme TG66 (déflexion maxi de 1 à 2 mm). GE propose désormais un serveur d’application « MD CONNECT » dont le système d’exploitation est LINUX, et avec les fonctionnalités suivantes : • l’Advantage Sim MD est un logiciel de simulation virtuelle pour une vérification plus précise avant le traitement ; • l’Advantage 4D est une solution de synchronisation respiratoire ; • l’Automatic image fusion représente la possibilité d’enregistrer automatiquement les données des autres modalités CT, MR, TEP. Par ailleurs, depuis 18 mois, GE a intégré la fonction ASIR (réduction de 40% de la dose sans effet sur la qualité image) en radiothérapie, intéressante pour la 4D. Ce système est compatible IHE-RO ce qui permet d’avoir des transferts de données de dosimétrie et des images communicantes si les systèmes sont différents entre l’acquisition, le post traitement et le traitement.
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SIEMENS propose le SOMATOM définition AS OPEN avec un tunnel de 80 cm, et 20 coupes. Le SENSATION OPEN a disparu de la gamme. Tout comme en 2009, la société TOSHIBA n’était pas présente à l’ASTRO 2011. Les TEP/TDM PHILIPS propose l’INGENUITY TF PET/CT équipé de cristaux LYSO avec une série de nouveautés dont Le logiciel « Astonish TF Time of Flight » permettant une réduction de dose injectée au patient très importante. • le « 4D TOF » permettant une amélioration du gain de contraste jusqu’à 50 fois, et donc une meilleure délimitation du volume cible ; • le « work flow efficiency » jusqu’à quatre fois plus rapide pour la reconstruction ce qui permet une amélioration du workflow et de la productivité. GE propose le DISCOVERY PET/CT 600 avec Cristal BGO, et le DISCOVERY PET/CT 690 avec Cristal LYSO. SIEMENS propose le BIOGRAPH mCT équipé du scanner DEFINITION AS. La nouveauté se trouve dans un nouvel algorithme de gating respiratoire en mode synchronisé « HD CHEST » qui grâce à sa capacité de détection de la phase avec le plus de signal et le moins de mouvement, permet de diminuer de moitié la durée totale de l’examen, reconstruction comprise, en gagnant sur la durée d’acquisition et de reconstruction. Les TEP/MR SIEMENS propose un TEP/MR, le « BIOGRAPH mMR ». Les détecteurs du TEP sont intégrés dans l’aimant IRM de trois Teslas. On récupère les données du TEP en simultané avec l’imagerie MR. La combinaison des deux permet d’avoir une image complète en peu de temps. PHILIPS propose sa solution « Ingenuity TF PET/MR » basé sur deux systèmes espacés de trois mètres avec une plaque rotative au sol permettant le pivotement du lit à 180 degrés pour pouvoir présenter le patient de la même façon dans chaque appareil du PET vers l’IRM 3T Achieva.
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Logiciels de planification dosimétrique ou TPS (Treatment Planning Systems) Ces logiciels de calcul permettent aux physiciens et aux dosimétristes, après le contourage des cibles et des organes à risque par les médecins, d’effectuer la planification dosimétrique c’est-à-dire les calculs de dose et de faisceaux permettant d’irradier au mieux la tumeur tout en épargnant au maximum les tissus sains et critiques. Pour cela et suivant les constructeurs, différents algorithmes de calcul sont disponibles qui présentent chacun des spécificités et des performances différentes notamment vis-à-vis de la prise en compte des hétérogénéités et si l’on souhaite réaliser une RCMI classique ou de type VMAT la modulation d’intensité ou encore de l’arcthérapie volumique modulée. On distingue classiquement les logiciels dédiés à une machine spécifique comme le Cyberknife ou la Tomothérapie (cf.: chapitres qui se rapportent aux machines dédiées) des logiciels permettant la réalisation des traitements sur des accélérateurs conventionnels. À l’ASTRO 2011, quatre groupes étaient présents sur ce dernier type de logiciel à savoir : ELEKTA/NUCLETRON La société ELEKTA dispose désormais d’au moins cinq outils différents de planification. • FOCAL est un outil à usage médical qui permet la réalisation des fusions d’images multi-modalités, le contourage ainsi que la revue de plans ; • Atlas Based Auto segmentation (ABAS) est un outil d’auto segmentation actuellement disponible sur la prostate et la tête et cou. Il a la particularité de disposer de deux algorithmes différents, lancés en parallèle et qui se contrôlent mutuellement pour aboutir au meilleur résultat en termes de contourage automatique. De ce point de vue, ELEKTA présentait un nouvel algorithme, STAPLE, qui utilise plusieurs atlas anatomique pour réaliser cette segmentation ; • XIO 2D/3D, issu du rachat de CMS en 2008, qui dispose de quatre algo-
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rithmes standards et qui permet de réaliser des dosimétries en protonthérapie et en curiethérapie en plus des traitements (conformationnels 3D, RCMI ou rotationnels) sur des accélérateurs conventionnels ; • MONACO qui est dédié au calcul de modulation d’intensité et de RCMI dynamique rotationnel et qui est basé sur l’algorithme Monte-Carlo ; il présente la particularité de considérer chaque organe indépendamment et différemment suivant sa sensibilité radio biologique ce qui en fait un outil très précis ; • ERGO ++ qui est le TPS ELEKTA dédié à la stéréotaxie et à l’usage des collimateurs cylindriques. ELEKTA dispose de plus du logiciel ONCENTRA de la société NUCLETRON. On ne sait pas encore quelle sera la place de ce dernier dans le panel d’outils proposés par ELEKTA. Ces logiciels sont maintenant intégrer à CMS Direct qui assure une meilleure accessibilité aux TPS notamment en décorellant l’application des stations de calculs dont les physiciens avaient l’habitude. Varian VARIAN a fait évoluer son logiciel de dosimétrie ECLIPSE notamment par la mise à disposition des nouveaux algorithmes PRO III et ACUROS XB. Ces algorithmes augmentent la précision des plans ainsi que les temps de calcul pour les techniques innovantes comme l’arcthérapie. L’algorithme ACUROS se positionne en concurrence directe de l’algorithme Monte-Carlo pour ce qui est des répartitions de dose in fine obtenue mais avec des temps de calcul vraisemblablement plus courts. VARIAN a également amélioré ses outils de contourage automatique grâce à l’acquisition de la société IKOE et de son atlas anatomique basé sur des cas d’experts. Le travail en est facilité pour les médecins qui effectuent des contourages de plus en plus nombreux et complexes mais nécessaires à la mise en œuvre des techniques de RCMI à faisceaux fixes et de VMAT. Enfin, ECLIPSE présente un nouvel outil appelé SMART ADAPT qui est un
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outil de fusion déformable ou élastique. Le principe en est la comparaison et la propagation de structures entre le scanner initial et l’imagerie CBCT réalisée en début de séance. DosiSOFT Cette société française propose le logiciel ISOGRAY 4D qui, via une interface conviviale, offre de multiples algorithmes de calcul, notamment la simulation Monte-Carlo, qui étaient en cours de développement en 2009. Pour accompagner l’évolution des traitements vers la radiothérapie adaptative, ISOGRAY intègre de base le module IMAGO 4D avec des outils de gestion d’images multi-modalités et des moyens de contourage particuliers (transformation élastique) permettant de prendre en compte les changements d’anatomie du patient pendant une fraction et tout au long de son traitement. La principale nouveauté de DOSISOFT est son module OAPS pour Optimisation avec présegmentation. Le but de ce module est de substituer au recours à des filtres en coins ou à des compensateurs 3D, une compensation 3D virtuelle et automatique basée sur des séquences de fermetures des collimateurs multilames. Cette innovation fait déjà l’objet d’une étude clinique sur le sein au niveau de l’Institut Gustave Roussy et devrait trouver logiquement des applications en ORL. Enfin, en work in progress en 2009, DOSISOFT commercialise désormais son logiciel EPIGRAY. Il s’agit d’un système de dosimétrie in vivo qui détecte les erreurs sur la dose délivrée en reconstruisant la dose reçue au niveau de points d’intérêts préalablement déterminés grâce aux images portales. La comparaison entre dose reconstruite et dose planifiée déclenche des alertes et assure le suivi de la dose effectivement délivrée au patient. Ce système particulièrement innovant est une solution indépendante de la dosimétrie in vivo car compatible avec toutes les marques d’accélérateurs, leurs systèmes d’imagerie portale, les TPS et les « Record and Verify ».
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PHILIPS La société PHILIPS était également présente dans ce domaine. Outre ces appareils d’imagerie, elle maintient son offre de logiciel de dosimétrie avec le TPS PINNACLE dont la version 9.2. était présentée à l’ASTRO. PINNACLE reste un système ouvert par rapport aux systèmes « record and verify » et aux différentes marques d’accélérateurs avec notamment le module SMART ARC, présentée à l’ASTRO en version 2.0., qui permet des calculs pour Rapid’Arc (VARIAN) et VMAT (ELEKTA). PHILIPS propose également au catalogue un TPS Professional adapté aux centres de taille modeste. Ainsi, dans le domaine des logiciels de dosimétrie, les tendances qui se dégagent sont les suivantes : • plus de mobilité: l’ère des stations de calcul dédiées semble révolue. Désormais, les processeurs seront mutualisés et leur puissance réparties suivant les besoins de calcul simultanés ; • plus d’intégration: notamment pour les sociétés qui présentent à leur catalogue à la fois des réseaux Record and Verify, des logiciels de dosimétrie et des machines de traitement. Les bases de données sont alors communes, comme pour la société VARIAN, et le workflow unique comme c’est le cas avec Mosaiq RTP d’ELEKTA ; • plus d’adaptation du traitement: les vitesses de calcul augmentant et les dispositifs intégrées aux appareils de traitement étant plus performant, il n’est désormais pas complètement exclut de refaire une dosimétrie à l’arrivée du patient dans le service de radiothérapie. On a ainsi vu à l’ASTRO des développements assez importants sur la radiothérapie adaptative ou Online adaptative radiation therapy (OART). Le constat initial repose sur le fait que le repositionnement en début de séance ne suffit pas à compenser toutes les déformations interfraction. Si cela est un outil satisfaisant pour les translations, cela le serait un peu moins pour les déformations ou les rotations ce qui peut arriver
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notamment sur la prostate. Selon Allen LI, PhD (Medical College of Wisconsin, Milwaukee, États-Unis), les temps annoncés pour un calcul complet seraient compris entre huit à 12 minutes sous réserve d’un bon imageur, d’outils de segmentation automatique et surtout de calculateurs très rapides. Ainsi, dans ce centre, 25 à 30% des cas de prostate seraient replanifiés le jour de la séance. En France, on a encore du mal à imaginer une transposition généralisée de ces pratiques tant elles requièrent nécessairement une disponibilité importante des machines, des physiciens et des radiothérapeutes dont la majorité des centres français ne semblent pas disposer aujourd’hui !
TECHNIQUE DE TRAITEMENT ET ÉQUIPEMENTS ASSOCIÉS Grâce à l’évolution des TPS, les techniques d’irradiation externes ont bénéficié d’évolutions technologiques majeures. Utilisées encore à titre expérimental il y a quelques années, les techniques telles que la radiothérapie conformationelle tridimensionnelle, la radiothérapie conformationelle avec modulation d’intensité (RCMI) ou plus récemment la radiothérapie rotationnelle (VMAT) ont désormais leur place en routine clinique. Les nouveaux challenges, qui vont permettre aux patients de bénéficier dans leurs traitements de radiothérapie de toujours plus de précision, toujours plus de sécurité, toujours plus de qualité tout en limitant considérablement la durée du traitement s’appellent désormais « gestion des mouvements », « tracking de la tumeur », « radiothérapie adaptative » et « très haut débit de dose ». Les traitements par accélérateurs conventionnels Les standards équipant désormais les accélérateurs Réservés aux machines haut de gamme il y a encore quelques années, les accessoires ci-dessous, permettant la mise en œuvre des techniques de radiothéra-
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pie complexes, équipent désormais en standard la plupart des accélérateurs vendus sur les marchés des pays développés. Les collimateurs multilames (MLC): ces matériels existent depuis plusieurs années. Ils ont permis la réalisation de champs d’irradiation avec des formes complexes beaucoup mieux adaptés aux contours des volumes cibles. L’évolution de la capacité informatique des stations de travail qui les pilotent et les contrôlent, l’évolution des systèmes de planification, la maîtrise et la fiabilisation de la technologie ont permis ces dernières années d’accroître considérablement le nombre de lames, tout en diminuant leurs épaisseurs. On passe ainsi de contours discrets en « marches d’escaliers » à des contours quasiment linéaires. Les plus anciens MLC disposant d’environ 50 lames (25 paires) ont quasiment disparu du marché, le standard est désormais de 80, 120 et 160 lames. Parallèlement à l’augmentation du nombre de lames, les épaisseurs projetées à l’isocentre de ces dernières ont diminué (10 mm sur grand champ pour un 80 lames ; 5 mm sur grand champ en partie centrale sur un 120 lames ; 2,5 mm sur champ restreint, en partie centrale, sur un 120 lames « Haute Définition »). Les dernières évolutions technologiques permettent également aux MLC de dernière génération de faire de l’inter digitation (entrecroisement des lames) autorisant ainsi la réalisation par des accélérateurs conventionnels des techniques de type radiothérapie rotationnelle. De même, les opérations de calibration, longues, fastidieuses et consommatrices de temps machine, sont désormais automatisées et systématiquement intégrées au démarrage de la machine. Enfin, il existe sur le marché des microMLC. Ce sont en général des matériels additionnels dédiés à la radiochirurgie intracrânienne en conditions stéréotaxiques qu’on vient installer sur un accélérateur. Ils permettent le traitement de tumeurs de très petite taille, leur champ est réduit (de l’ordre de 10 × 10 cm ou 15 × 15 cm
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au maximum), ainsi que la largeur de leurs lames (2,5 à 3 mm). Les systèmes d’imagerie embarqués: la précision des techniques d’irradiations récemment développées oblige à définir le plus précisément possible les contours des volumes d’intérêt, à contrôler en permanence durant le traitement le devenir de ces volumes et à les comparer à l’imagerie initiale de référence. De même, la position du volume cible par rapport à l’isocentre est primordiale. Cette position doit être contrôlée en permanence et peut impliquer le repositionnement du patient pendant le traitement. Les systèmes d’imagerie embarqués permettent la réalisation de ces contrôles. Sur les accélérateurs conventionnels, hors radiochirurgie, il existe deux types d’imageurs embarqués: L’imagerie portale à haute énergie (MV) D’un point de vue technique, l’image portale est produite par le faisceau de traitement méga voltage (MV). L’imageur est constitué d’une matrice silicium 512 × 512 ou 1024 × 1024 amovible. Il s’agit d’une image planaire. L’image portale obtenue peut être comparée à l’image reconstruite numériquement à partir des images des coupes scanner (DRR) en 2D. Les structures à haut contraste, repérables sur l’image haute énergie, le sont aussi sur l’image radiologique. Il est alors possible en réalisant deux images portales orthogonales de quantifier l’écart entre la position attendue du patient (DRR issu du scanner) et la position réelle juste avant chaque séance. Le faible contraste produit par les tissus mous et des projections parfois vagues des structures osseuses constituent les inconvénients majeurs de cette technique. L’imagerie portale au silicium permet également de faire de la dosimétrie in vivo, c’est-à-dire de mesurer la dose délivrée au patient pour chacun des faisceaux d’irradiation. Il existe aujourd’hui sur le marché différents logiciels permettant de transcrire l’image obtenue en matrice de dose générée sous le faisceau. L’imagerie portale au silicium est également utilisée pour les contrôles de
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qualité mécanique et dosimétrique des appareils de traitement, remplaçant ainsi avantageusement les films et supprimant ainsi les appareils de développement chimique. Grâce à la rotation de la matrice silicium autour du patient, en utilisant un faisceau de photons méga voltage à très faible débit de dose synchronisé sur le détecteur, on utilise désormais régulièrement l’imagerie portale planaire pour réaliser une imagerie en coupe, puis la reconstruction 3D d’un volume. Cette technique nommée MV Cône Beam CT (MV CBCT) permet la superposition de l’image prise en cours de traitement avec l’image scanner 3D effectuée pour la planification. Cette technique permet, dans les limites de qualité de l’imagerie portale MV, de réaliser des corrections de positionnement sur des accélérateurs ne disposant pas de système d’imagerie KV embarquée. L’imagerie basse énergie (kV) Un tube radiogène et un capteur plan sont installés perpendiculairement à l’axe du faisceau d’irradiation sur deux bras simultanément escamotables. Ce système permet : • d’une part de réaliser simultanément deux clichés perpendiculaires (un cliché réalisé avec l’imagerie KV, l’autre avec l’imageur portal) et de quantifier l’écart entre la position attendue (DRR issu du scanner) et la position réelle juste avant chaque séance ; • d’autre part de faire l’acquisition et la reconstruction volumétrique de données d’environ 20 cm de long en une rotation du support mobile (Option Cône Beam). Une fois le patient installé avec son système de contention sur la table de traitement, une acquisition de son positionnement est réalisée. On obtient alors une série de coupes scanner d’épaisseur configurable Elles seront comparées aux images de références obtenues à partir du scanner et permettent ainsi de quantifier les écarts dans les trois dimensions de l’espace. C’est ce type d’imagerie qui a permis de mettre en œuvre l’IGRT ou Radiothérapie guidée par l’image (cf:
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INFRA). Les doses délivrées par les différents dispositifs KV sont globalement 10 fois inférieures à celles délivrées par les systèmes MV. L’imagerie échographique L’une des principales nouveautés présentée à l’ASTRO 2011 est l’introduction de l’imagerie échographique dans l’univers de la radiothérapie, en la couplant à un système de caméra infrarouge dans le but de suivre en temps réel et sans irradiation supplémentaire la position des tissus mous en cours d’irradiation (cf chap suivant ELEKTA). Les systèmes de gating respiratoire Les mouvements respiratoires et cardiaques du patient entraînent des déplacements importants du volume tumoral cible dans les trois directions de l’espace créant ainsi une incertitude dans la délivrance de la dose pouvant être conséquente. La technique du gating respiratoire permet de déclencher l’irradiation à un instant précis et toujours identique au cycle respiratoire. Cette technique est utilisée aussi bien en simulation lors de la prise des clichés scanographiques que lors des séances de traitement. Il existe essentiellement deux approches permettant le contrôle de la respiration du patient: la première dite « active » au cours de laquelle la respiration du patient est bloquée, soit volontairement par luimême, soit par occlusion d’une valve, la seconde dite « passive », au cours de laquelle le rythme respiratoire est suivi en temps réel. L’acquisition scanner ou l’irradiation par l’accélérateur sont toujours déclenchées au même instant déterminé sur la courbe. Les différents constructeurs proposent différents types de solutions pour détecter le cycle respiratoire: spiromètre, ceinture de détection, caméra CCD, caméra IR,… Les plateaux de table de traitement robotisés Le contrôle de position permanent du volume cible réalisé par les systèmes d’imagerie embarqués conduit inévitablement au développement de plateaux
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de table de traitement robotisés capables d’être asservis à l’imagerie. S’ils sont aujourd’hui principalement utilisés sur les installations de radiochirurgie, il est hautement probable que dans un avenir proche, ses systèmes équipent également les accélérateurs standards de haut de gamme. Ces plateaux de table robotisés à six degrés de liberté (trois degrés d’angle et trois translations) sont généralement combinés à un système d’imagerie stéréoscopique composé de deux tubes radiogènes et de deux capteurs plans, et à un système de repérage du patient par caméra infrarouge. À partir de la comparaison entre les images stéréoscopiques prises avant et en cours de traitement et les images DRR, un logiciel expert calcule avec une précision submillimétrique toute variation de la position actuelle du patient par rapport à celle planifiée. Ces écarts sont compensés par les mouvements automatiques de la table. Le système de caméras infrarouges permet ensuite de vérifier en temps réel la position du patient tout au long de la procédure. Cette position est automatiquement corrigée par le système robotisé pour garantir une précision millimétrique. L’utilisateur est averti lorsque le déplacement du patient dépasse les seuils autorisés. Ce système peut être monté sur tous les accélérateurs. Le plateau de table à six degrés de liberté peut être monté sur la plupart des tables de traitement disponibles sur le marché, néanmoins l’automatisme n’est pas disponible sur toutes les tables, les corrections des valeurs de décalages s’effectuent alors manuellement. Les techniques d’irradiation La radiothérapie conformationnelle 3D Cette technique qui est devenue maintenant un standard consiste en une irradiation transcutanée dans laquelle les faisceaux d’irradiations sont conformés au volume tumoral reconstruit en trois dimensions en exploitant les données du scanner. Grâce en particulier au collimateur multilames, on délivre la dose souhaitée dans un volume plus ou
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moins complexe défini avec précision, tout en épargnant les tissus sains et les organes à risque voisins. Maîtrisant ainsi mieux l’irradiation, on peut augmenter les doses sur le volume cible, accroître l’efficacité du traitement et le taux de guérison. La radiothérapie conformationnelle avec modalisation d’intensité (RCMI, IMRT en anglais) La RCMI est une radiothérapie conformationnelle 3D dans laquelle on module la fluence (quantité de photons par unité de surface) des faisceaux en cours de séance. Cette technique nécessite de travailler avec un collimateur multilames piloté par une station de travail et un logiciel de planification adapté à cette technique. La planification inverse consiste d’abord à imposer des objectifs de dose pour le volume cible ainsi que des contraintes de limitation de dose pour les organes à risque, puis ensuite à définir et optimiser la balistique. Plusieurs portions de la cible peuvent ainsi être exposées de façon différente. On obtient une variation de l’intensité du rayonnement sur la cible. Suivant les machines et les TPS, deux modes d’irradiation sont disponibles : • la RCMI statique (ou « Step and Shoot »): les lames du collimateur multilames sont statiques pendant l’irradiation et se déplacent entre deux irradiations ; • la RCMI dynamique: la modulation d’intensité est obtenue par le déplacement continu des lames durant l’irradiation. Cette technique d’irradiation permet le traitement de volumes cibles complexes, notamment concaves, enveloppant parfois des organes à risque. Elle protège mieux les tissus sains en ne les exposant qu’à des doses d’irradiation minimes. Elle permet également de faire varier l’intensité de l’irradiation et la distribution de la dose au sein même de la tumeur (technique du boost intégré). La radiothérapie guidée par l’image (IGRT) La précision d’irradiation apportée par les techniques de radiothérapie confor-
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mationnelle 3D et de RCMI exige une localisation et une définition des volumes cibles les plus exactes possibles. Pour répondre à ce besoin, de nouvelles technologies d’imagerie, regroupées sous l’appellation IGRT, se sont développées aux différents stades du traitement du patient : • d’une part en amont de l’irradiation lors de la préparation du traitement et de la détermination du volume cible. Il s’agit essentiellement de l’imagerie scanner pour la réalisation de la simulation virtuelle ; • d’autre part, pendant le traitement. Il s’agit des techniques d’imagerie embarquées sur l’accélérateur pour contrôler l’évolution et la localisation du volume cible et repositionner le patient (imagerie portale MV et kV, imagerie stéréotaxique, échographie,…) La radiothérapie guidée par les volumes (VGRT) L’imagerie planaire du début ayant évolué vers une imagerie en coupes permettant la reconstruction de volumes et une estimation des données anatomiques du patient plus précise, la technologie a très vite évolué vers une imagerie volumique, on parle aujourd’hui en clinique courante de « MV Cône Beam » ou de « KV cône beam ». On est ainsi passé de la notion d’IGRT à celle de VGRT. La radiothérapie rotationnelle Inventée dans les années 1990 par une équipe de recherche de l’université du Wisconsin à l’origine de la création en 1998 de la société TomoTherapy (Cf chapitre « la société Accuray/ TomoTherapy » ci-après), la technique de tomothérapie ou radiothérapie rotationnelle a été reprise par les constructeurs d’accélérateurs conventionnels qui ont mis à profit la capacité de leur machine à réaliser les techniques de RCMI et d’IGRT pour développer des technologies équivalentes susceptibles de concurrencer la tomothérapie. Deux produits commerciaux différents existent sur le marché actuellement : RAPID’ARC chez VARIAN et VMAT chez ELEKTA permettant de réaliser
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des traitements en radiothérapie rotationnelle mais avec les limitations de champs des collimateurs multilames actuels. Cette technique permet une réduction considérable du temps de traitement (réalisation annoncée en deux minutes) ainsi qu’une réduction des UM comparée aux techniques de RCMI conventionnelles, notamment en mode dynamique et à la tomothérapie. Cela amène plus de confort pour le patient, une réduction du mouvement intrafraction et une capacité de traitement accrue pour les machines. VARIAN Rapid Arc Rapid’Arc représente une nouvelle technologie avancée d’intensité modulée qui permet de délivrer une irradiation par modulation d’intensité, en une ou plusieurs rotations de l’accélérateur de particules pendant un temps de traitement beaucoup plus court que celui nécessaire à la mise en œuvre d’une technique de RCMI standard (figure 1). La technologie RapidArc permet d’optimiser le contrôle et d’adapter la dose plus précisément en fonction de la taille, de la forme et de l’emplacement de la tumeur. En une seule rotation du bras de 360°, RapidArc permet de délivrer une radiothérapie conformationnelle par modulation d’intensité précise et complexe. Cette évolution notable résulte de la combinaison de deux paramètres. Le premier est la disponibilité d’un nouvel algorithme de dosimétrie inverse appelé PRO, qui donne une solution adaptée de distribution de dose sur des cas très complexes. Le second réside dans les capacités des accélérateurs VARIAN à offrir pendant l’irradiation une vitesse de rotation du bras variable, un mouvement permanent et à vitesse variable des lames du collimateur ainsi qu’une variation continue du débit de dose. L’utilisation de plusieurs arcs, de portions d’arcs ou de positions de table non co-planaires est possible, adaptant les solutions proposées par le système à la forme et à la topographie du volume à irradier. Cependant, dans plus de 80%
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des localisations, un seul arc suffit, permettant de délivrer la dose en moins de deux minutes. Un traitement plus rapide augmente également la précision. En réduisant le temps, on diminue les incertitudes sur la couverture du volume à traiter et on améliore potentiellement la protection des organes à risques. Les premiers résultats cliniques sont encore très parcellaires et le suivi est toujours très court. Les premiers résultats semblent indiquer qu’il est possible d’obtenir avec RapidArc des distributions de doses au moins équivalentes à celles obtenues en RCMI, pour des irradiations de prostates, de tête et cou, de pelvis ou de crânes. Par ailleurs, le nombre d’unités moniteur étant sensiblement réduits, les doses délivrées aux organes distants sont inférieures, diminuant de ce fait, le risque potentiel de second cancer. Cependant les volumes de tissu sain qui reçoivent de faibles doses (dose intégrale) semblent augmentés. La diminution du temps de traitement est elle aussi notable. À ce jour, la société VARIAN a vendu sa technologie RapidArc à près de 1100 exemplaires dans le monde. En France, 52 sites de radiothérapie en sont équipés. ELEKTA VMAT ELEKTA propose sur ses accélérateurs conventionnels équipés des technologies d’imagerie basse et haute énergie, la technique Volumetric Modulated ArcTherapy (VMAT) (figure 2). Equivalente à la précédente, cette technique permet de contrôler simultanément la position du statif de l’accélérateur, sa vitesse de rotation, ainsi que la position des lames du collimateur et le débit de dose. Elle est capable de délivrer au patient une dose d’irradiation en une rotation partielle, unique ou multiple. L’imagerie volumétrique 3D embarquée permettant un contrôle précis de la position du patient et une bonne maîtrise de l’ensemble des paramètres de l’irradiation autorisent, grâce à l’utilisation des nouveaux TPS ERGO++ ou Monaco Vmat, la délivrance d’une dose optimisée à la tumeur tout en garan-
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Figure 1. Rapid ARC.
Figure 2. VMAT.
tissant la préservation des tissus sains avoisinants. Le tracking Cette technique consiste à faire coïncider, en continu durant le traitement et en temps réel, la tumeur avec le faisceau d’irradiation. La position du faisceau d’irradiation est ainsi asservie au mouvement de la tumeur alors que le patient respire sans contrainte. Un système d’imagerie à rayons X de type stéréotaxique permet de repérer la tumeur dans laquelle sont préalablement implantés des marqueurs radioopaques. La position du faisceau pourrait être corrigée automatiquement en agissant sur la position du bras de l’accélérateur, sur le mouvement des lames du collimateur ou sur la position de la table de traitement qui peut être équipée d’un plateau à 6 degrés de liberté. Un système par imagerie échographique (vu à l’ASTRO 2011 sur le stand
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ELEKTA), qui permet la visualisation des tissus mous, s’affranchit de la pose de marqueurs radio-opaques dans la tumeur et évite une dose supplémentaire de rayons X au patient est en cours de développement (cf paragraphe sur les techniques d’imagerie embarquées et paragraphe concernant la société ELEKTA). Le système de tracking le plus avancé aujourd’hui et qui fonctionne en clinique courante est celui du « Cyberknife » de la société ACCURAY. À l’imagerie fluoroscopique stéréotaxique qui peut dans certains cas se passer de l’implantation de marqueurs internes, s’ajoute un système de repérage de marqueurs externe par caméra infrarouge. Un autre équipement: le système VERO permet depuis peu la réalisation de cette technique ambitieuse. Sur l’accélérateur TrueBeam de VARIAN des développements en cours ont pour but la réalisation de la technique de Tracking. Le marché des accélérateurs conventionnels en 2011 La société SIEMENS ayant arrêté la commercialisation de ces machines, deux sociétés principales se partagent le marché occidental des accélérateurs conventionnels: VARIAN et ELEKTA. La société chinoise SHINVA était également présente à l’ASTRO 2011.
Figure 3. Accélérateur VARIAN.
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La société VARIAN Société américaine créée en 1949 et spécialisée dans le développement et la production d’accélérateurs de particules et de tubes radiogènes, la société VARIAN s’affiche, comme leader mondial du développement et de la production d’accélérateurs de particules à usage médical (figure 3). Avec l’introduction en 2010 d’une nouvelle gamme d’accélérateurs totalement intégrés et digitalisés, nommée TrueBeam, VARIAN propose désormais trois gammes d’accélérateurs La gamme des accélérateurs BasseEnergie UNIQUE: Cette gamme se compose d’une machine mono-énergie de 6 MV avec un débit de dose réglable de 100 à 400 UM/min ou de 100 à 600 UM/min, de faible encombrement. L’accélérateur UNIQUE se décline en deux versions : • une version « UNIQUE Power Edition », équipée en standard d’un collimateur multilames de 80 lames d’épaisseur 1 cm à l’isocentre, d’un système d’imagerie portale de type As500-II de résolution 512 × 384 pixels. Cette machine est conçue en standard pour la réalisation des traitements en radiothérapie conventionnelle, mais ne permet pas les techniques modernes d’irradiation telles que la RCMI, la radiothérapie rotationnelle (RapidArc chez VARIAN) ainsi que le repositionnement du patient par imagerie MV ; • une version « UNIQUE Performance Edition ». D’un niveau de gamme plus élevé que la précédente, elle intègre un collimateur 120 lames d’épaisseur 0,5 cm à l’isocentre, un système d’imagerie portale aS1000 de résolution 1024 × 768 pixels. Cette machine permet la réalisation des traitements de radiothérapie standard, mais également la RCMI, l’IGRT ainsi que la radiothérapie rotationnelle RapidArc. La gamme des accélérateurs CLINAC bi-énergies : Malgré l’introduction de sa nouvelle gamme TrueBeam, VARIAN poursuit
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la commercialisation de la gamme des accélérateurs CLINAC se composant des principales machines suivantes : • les CLINAC 2100 C–2100 C/D– 2300 C/D: appareils standards avec deux énergies photons et un débit de dose maximum de 600 UM/ min ; • les CLINAC 21 Ex et 23Ex : de gamme supérieure à la famille précédente, ils sont packagés pour l’IMRT. ils peuvent en particulier recevoir collimateur multilames, imageur portal, gating respiratoire, système d’imagerie kV embarqué OBI ; • le CLINAC iX : il s’agit d’une plateforme capable de recevoir toutes les nouvelles modalités techniques dont celles déjà citées précédemment mais également l’imagerie kV 3D Cône Beam CT, et bien d’autres possibilités ; • le TRILOGY : il s’agit d’un matériel similaire au CLINAC iX qui bénéficie en plus d’une précision de l’isocentre de 0.5 mm et d’un débit de dose de 1000 UM/min en 6 MV lui permettant la réalisation d’applications stéréotaxiques. La nouvelle gamme TrueBeam Cette nouvelle plateforme est une machine entièrement pensée et désignée pour intégrer totalement les technologies nécessaires à la réalisation des traitements complexes en radiothérapie externe tels que IGRT (Image Guided RadioTherapy), SBRT (Stéréotactic Body RadioTherapy), SRS (Stéréotactic RadioSurgery), radiothérapie rotationnelle (RapidArc) et maintenant la technique de tracking (figure 4). Entièrement numérisé, bénéficiant d’une intelligence lui permettant de réagir aux éventuels écarts de plus de 100 000 paramètres monitorés en continu, l’accélérateur TrueBeam est doté d’innovations technologiques optimisant en particulier la prise d’images basse énergie avant, pendant ou après l’administration du traitement et permettant la synchronisation du traitement à l’image, le repositionnement du patient et une gestion précise des mouvements de la tumeur.
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Des traitements plus rapides Un nouveau système de production du faisceau, radicalement différent, permet de délivrer au patient des doses beaucoup plus élevées. Ainsi, l’accélérateur TrueBeam offre quatre énergies photons (6/8/10/15 MV), huit énergies électrons (6/9/12/15/16/18/20/22 MeV). Deux énergies photons haute intensité FFF (Flattering Filter Free) permettent d’obtenir des débits de dose très élevés allant jusqu’à 1400 UM/min pour le 6 MV et 2400 UM/min pour le 10 MV, sur un champ maximum de 40 × 40 cm. On estime que le temps de traitement, avec ce niveau de débit de dose pourrait être jusqu’à six fois plus court. La validité des règles radiobiologiques classiques restent à valider à ces débits élevés. Le système d’imagerie basse énergie embarqué a également été repensé pour diminuer le temps de réalisation des images et réduire les doses nécessaires. Chaque processus a été revu pour réduire le nombre d’étapes, que ce soit pour la prise d’image, le repositionnement ou le traitement du patient, permettant la fluidification du workflow de prise en charge du patient. Des traitements plus précis Outre la rapidité du traitement qui limite l’effet du mouvement des organes et permet une augmentation de précision, l’accélérateur TrueBeam est également doté d’une précision mécanique inframillimétrique. La gamme TrueBeam se décline en deux appareils : • TrueBeam ; • TrueBeam Stx qui permet en plus la réalisation de la radiothérapie en conditions stéréotaxiques intraou extracrânienne (SRS/SBRT) en embarquant un collimateur multilames HD 120 (120 lames pour un champ maximal de 40 × 22 cm et une projection des lames centrales à l’isocentre de 2,5 mm), ainsi que le package Stéréotaxique EXACTRAC de BRAINLAB (cf le chapitre sur la radiochirurgie). La société ELEKTA Créée en 1950 autour de la neurochirurgie et le Leksell Gamma knife, cette
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société a racheté la branche « accélérateurs » de la société PHILIPS. Depuis 2003, ELEKTA poursuit activement sa croissance externe en multipliant les rachats de sociétés dans le domaine de la radiothérapie. Parmi elles, on peut citer, en 2005, le rachat de MEDICAL INTELLIGENCE (divers systèmes de contention et accessoires) et de IMPAC (ancêtre du record and Verify MOSAIQ) puis en 2008, CMS (TPS) et enfin, quelques jours avant le congrès de l’ASTRO 2011, la société NUCLETRON avec notamment son logiciel de dosimétrie (ONCENTRA) et ses équipements de curiethérapie (figure 5). Cette croissance externe a permis à ELEKTA de devenir un acteur majeur du monde de la radiothérapie. Comptant près de 2800 employés au travers le monde, cette dernière cherche à proposer au patient des solutions d’oncologie complètes et intégrées, entre multifonctionnalité et spécialisation. En termes d’accélérateurs conventionnels, ELEKTA décline sa gamme SYNERGY comme suit: La gamme des accélérateurs basse énergie SYNERGY COMPACT Cet accélérateur de 6MV se positionne comme un accélérateur d’entrée de gamme, à coût réduit et bien adapté
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aux centres disposant d’une grande activité et/ou d’un petit bunker. Son débit de dose est de 350 UM/min et sa taille de champ est de 40 × 40 cm. Il peut également être équipé d’un imageur portal et d’un collimateur multilames. La gamme des accélérateurs bi-énergies SYNERGY ELEKTA propose son accélérateur Synergy Platform, mis sur le marché en 2006, appareil standard avec deux énergies photons et un débit de dose maximum de 600 UM/min et en électrons cinq énergies dans la gamme 6 à 20 MV.
Figure 4. TrueBeam.
Figure 5. Accélérateurs ELEKTA.
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Le Synergy est particulièrement adapté pour l’IGRT grâce au système d’imagerie portale iViewGT et la possibilité de travailler en 2D mais aussi grâce au système d’imagerie embarquée basse énergie XVI (X-ray Volume Image) qui permet la reconstruction d’images volumétriques de type «Cone Beam CT». Cet accélérateur se caractérise par l’isocentre le plus bas du marché. Les techniques de radiothérapie rotationnelle sont disponibles sur cet accélérateur: le système VMAT permet en effet de faire varier pendant l’irradiation à la fois la position du statif, la position des lames et le débit de dose. Cette technique sera plus performante quand ELEKTA achèvera la mise au point de son collimateur 160 lames, annoncé à l’ASTRO 2009 puis présenté à nouveau à l’ASTRO 2011 en attendant les premières livraisons européennes prévues à partir du mois d’avril 2012. Ce collimateur, qui viendra en substitution soit du MLCi2 (80 lames de 1 cm pour un champ de 40 × 40 cm) soit du Beam Modulator (80 lames de 4 mm pour un champ de 22 × 40.) se caractérisera par des lames de 5 mm couvrant un champ de 40 × 40 cm, une vitesse de lames de 6,5 mm/s, l’interdigitation des lames et un coefficient de transmission et une pénombre particulièrement faibles. Les derniers développements, qui expliquent le retard de commercialisation, sont essentiellement des développements de software permettant de rapprocher encore davantage l’utilisation du SYNERGY du mode de fonctionnement d’une tomothérapie. Comme toutes les machines de la marque, SYNERGY est donc de conception entièrement numérique ce qui confère à la machine une souplesse d’utilisation et d’évolutivité certaines ainsi qu’une réelle potentialité de télémaintenance. Outre la très haute disponibilité que promeut ELEKTA sur ces accélérateurs conventionnels, ce qui caractérise aujourd’hui l’offre de cette société est bien la multiplicité d’organes complémentaires qui peuvent être additionnés au SYNERGY pour en faire une plateforme adaptée aux besoins réels et spécifiques de chaque centre. Certainement dus aux rachats successifs de sociétés
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du secteur, ELEKTA ne propose donc pas d’offres entièrement packagées sous des noms de gamme différents mais bien un catalogue complet de fonctionnalités additionnelles. On citera notamment : • le système de gating respiratoire ABC pour Active Breathing Coordinator. Après un entraînement préalable du patient pour une meilleure acceptation, il permet de suivre la respiration à l’aide d’un spiromètre puis de la bloquer activement (valve) pour s’affranchir des incertitudes liées aux mouvements respiratoires ; • la table robotisée Hexapod evo qui comporte 6 degrés de liberté qui permet d’accroître la précision du repositionnement en la couplant aux systèmes d’imagerie ; • toujours dans le champ du positionnement du patient et entrant un peu en concurrence avec le gating ABC, on cite également le système SYMMETRY. Couplée à l’imagerie kV XVI, il s’agit d’un logiciel qui permet une acquisition d’images en 4D, la reconstruction en ligne et l’enregistrement 4D automatique pour définir une position moyenne pondérée de la tumeur pour chaque traitement (définition d’une marge de sécurité prenant en compte les différentes positions de la tumeur au cours de la respiration soit un ITV). Concrètement, la séance débute par une acquisition d’imagerie en respiration libre puis une reconstruction d’image en 3D comparé au scanner de simulation 4D. Ensuite la position la plus fréquente est déterminée et le cycle respiratoire modélisé. L’irradiation s’effectue en continu ; • le système Clarity Autoscan qui était l’une des principales nouveautés de la marque présentées à l’ASTRO 2011. Développée en partenariat avec la société Ultrasonics, le système Clarity Autoscan utilise l’image échographique pour conforter le positionnement du patient. Le principe est de placer de manière permanente pendant la séance, une sonde d’échographie sur le patient. La position de celle-ci est ensuite calculée en permanence par le biais d’une caméra
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infrarouge qui équipe parallèlement la salle. L’ensemble permet de suivre en temps réel et, sans irradiation supplémentaire, la position des tissus mous et de recaler la position du patient par rapport au scanner initial pendant la séance. Ce système est encore en développement même s’il est déjà utilisé au centre Léon Bérard de Lyon. Il trouvera un intérêt certain dans les traitements des seins et des prostates et est installable sur les accélérateurs de particules quelles que soient leurs marques. ELEKTA offre ainsi un panel très complet d’outils qui permet de mettre en œuvre toutes les techniques actuelles de radiothérapie. Complété de ses nombreux outils logiciels en termes de Record and Verify et de logiciel de planification de traitement, la société est capable de s’adapter, en toute sécurité, à la fois aux pratiques professionnelles du centre de radiothérapie et à la nature de la lésion à traiter. La société SHINVA Medical La société SHINVA a été crée en 1942 autour de l’instrumentation médicale. Son activité en radiothérapie a débuté en 1969 par la mise sur le marché d’un appareil de cobalthérapie. Elle se poursuit en 1996 par la commercialisation d’un simulateur puis en 2000 par celle d’un accélérateur linéaire de particules (figure 6). L’accélérateur basse énergie XHA600 Il s’agit d’un accélérateur mono-énergie de 6MV. Le débit de dose est de 400UM/min. Le plateau de table est en fibre de carbone. Il dispose de quatre collimateurs qui peuvent bouger de manière indépendante et suivant une course de 10 cm. Cet appareil dispose du marquage CE. L’accélérateur bi-énergies XHA 1400 Cet accélérateur propose deux énergies photons de 6 et 10MV ainsi que cinq énergies électrons de 6 à 14 Mev. La collimation et la table sont identiques au modèle précédent. La société proposerait en outre un système de collimateur multilames interne sur les accélérateurs XHA600D
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sans que l’on ait réussi à déterminer s’il pouvait s’installer sur un accélérateur bi-énergies et sans que l’on ait pu dénombrer avec certitude le nombre de lames. L’ensemble, accompagné d’un TPS FonicsHan, permettrait les traitements avec modulation d’intensité. La société SHINVA médical propose également à son catalogue, des simulateurs, des appareils de cobalthérapie, un système de curiethérapie couplé à un arceau RX, un système d’information en radiothérapie (Record and Verify), un automate de fabrication des caches, des lasers de positionnement, des accessoires de contention et du matériel de contrôle de qualité (cuve à eau). La société ACCURAY/ TOMOTHERAPY La tomothérapie est une technique de radiothérapie qui fait la synthèse entre la radiothérapie conformationnelle, la radiothérapie par modulation d’intensité et la radiothérapie guidée par l’image. Elle associe un accélérateur basse énergie, équipé d’un collimateur multilames capable de délivrer une intensité d’irradiation modulée, avec une barrette de détecteurs placée en face de l’accélérateur. L’ensemble est monté sur un anneau similaire à celui d’un scanner capable d’effectuer une rotation à 360°. Le traitement se déroule en mode hélicoïdal, comme s’il s’agissait d’une acquisition d’images en scanner diagnostic (figure 7). Un des principaux avantages de la tomothérapie est la précision balistique, estimée de 1 à 2 mm. Cette précision est particulièrement importante pour les tumeurs de formes complexes (et notamment concaves) ou situées à proximité d’organes extrêmement radiosensibles, particulièrement difficiles à traiter avec des techniques plus classiques. La précision de l’irradiation entraîne la nécessité de repositionner le patient d’une façon particulièrement précise. L’imagerie tomographique hélicoïdale méga voltage, réalisée à partir du faisceau de l’accélérateur et de la barrette de détecteurs pendant le traitement permet d’une part de repositionner le patient d’une façon strictement identique à celle du plan de traitement de
Figure 6. Accélérateurs SHINVA.
référence et à celle des précédentes séances, et d’autre part de suivre pendant les séances de traitement l’évolution de la tumeur. Cette technique a été inventée dans les années 1990 par une équipe de recherche de l’université du Wisconsin (ÉtatsUnis), puis a donné lieu en 1998 à la création de la société Tomotherapy. Le premier système HI-ART a reçu l’agrément FDA en 2003 pour une première commercialisation la même année. Aujourd’hui, environ 360 systèmes sont installés dans le monde, dont plus de la moitié aux États-Unis, un tiers en Europe et le reste en Asie. En France, il existe actuellement 12 installations dont deux en CHU (Paris et Marseille) et dix en CRLCC. Un nouveau système nommé Tomo HD a reçu l’agrément FDA en 2010 et les premiers systèmes ont été installés en 2011 à travers le monde. Ils sont commercialisés en Europe depuis septembre 2011. Physiquement, ces appareils ressemblent à un scanner de grande taille. Ils se composent : • d’un statif bénéficiant d’un grand tunnel de 85 cm de diamètre, embarquant l’accélérateur basse énergie et
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la barrette de détecteurs dédiés à l’imagerie. L’accélérateur est équipé d’un collimateur multilames (64 lames de largeur 6 mm) de type pneumatique fonctionnant en « tout ou rien » ; • d’une table de traitement motorisée dans les trois directions avec plateau radiotransparent ; • d’un cluster informatique embarquant la base de données, les ordinateurs dédiés au calcul dosimétrique, les applications logicielles cliniques de tomothérapie ; • d’une station de pilotage et de contrôle avec un écran unique commun à toutes les applications ;
Figure 7. Tomotherapy.
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• de deux stations de planification de traitement dédiées tomothérapie ; • d’un système de « Record and Verify » dédié avec gestion du fractionnement intégré ; • d’un package d’outils de contrôle de qualité (fantômes, outils hardware et software). Ces systèmes sont capable de traiter, en hélicoïdal, sans jonction de champs, aussi bien des tumeurs de 6 mm en intracrânien, qu’un volume de 40 cm de large sur une longueur de 155 cm sans changement d’isocentre et en un même plan dosimétrique (multi-cibles). Les systèmes HI-ART et HD sont à ce jour les seuls équipements capables de réaliser de la RCMI guidée par scanner 3D sur un tel volume et dans de telles conditions. Le HI-ART et le nouveau HD peuvent s’installer dans une salle initialement dédiée à un accélérateur de particules basse énergie, et des ex salles Cobalts, dans un volume raisonnable (au minimum une surface de 6 × 5 m avec une hauteur sous plafond minimale de 2.75 m). Le HD bénéficie de toutes les options principales au catalogue ACCURAY ; (Traitement Hélicoïdale, Traitement Direct Jusqu’à 12 angles discrets de façon automatique), Tomo Quality Assurance, record et verify Aria ou Mosaiq, deux licences Tomo Portal et du cluster à 14 lames de calcul au lieu de 7 lames pour le Hi-ART standard. Le HD présente aussi l’avantage d’avoir un local technique inferieure de 20 cm à celui du Hi-ART. L’installation, recette dosimétrique du système de planification de traitement inclus, peut être réalisée en environ 35 jours. Enfin TOMOTHERAPY est le seul constructeur du marché à proposer un service après vente 24 heures sur 24 et sept jours sur sept. Le séquencement d’un traitement de patient semble relativement aisé de mise en œuvre. Après réalisation d’une imagerie sur un scanner de simulation standard, définition de la prescription médicale et des contraintes sur les organes à risques, contourage du volume cible, le système de tomothérapie va créer et enregistrer un plan de traite-
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ment, en déterminant, d’une part le nombre de fractions nécessaires (déterminé par le médecin) et d’autre part un sinogramme, c’est-à-dire le temps d’ouverture des lames du collimateur par degré de rotation de l’accélérateur et position de la table. Lors de la séance de traitement, le patient est positionné sur la table. Après vérification de son identité, la partie scanner est lancée pour une acquisition des images de la zone à traiter. À partir de l’imagerie 3D réalisée, le logiciel de recalage permet de calculer le décalage du patient entre sa position réelle sur la table et la position théorique qu’il devrait avoir. Les coordonnées de décalage sont ensuite transmises à la table qui se repositionne automatiquement. Lorsque la position est correcte, la machine exécute le traitement planifié puis enregistre les résultats dans le système de « Record and Verify ». Pour les sites utilisateurs des systèmes de Record and Verify Aria ou Mosaiq, les systèmes de Tomothérapie peuvent recevoir la demande de traitement du patient à partir de l’agenda de ces systèmes externes OIS, et leur renvoyer l’information de l’effectivité du traitement en retour. Cela afin que l’agenda s’incrémente et complète le module facturation si nécessaire. Dans le cadre du Congrès ASTRO 2011, la société Accuray Incorporated qui a acheté TomoTherapy Inc. en juin 2011 a présenté : • Tomo Direct : ce mode de traitement permet de faire de la RCMI guidée par imagerie 3D, en mode stationnaire (angles discrets). Dans le cas de localisations simples (encéphale, prostate simple et sein) la Tomothérapie permet de délivrer une irradiation en RCMI à des angles de traitements définis : ⴰ le système peut délivrer automatiquement jusqu’à 12 plans sur différents angles définis, ⴰ une fois l’accélérateur dans l’angle défini, le MLC Tomothérapy lance son séquenceur alors que la table avance pour créer la longueur du champ ; • la nouvelle version 4.1 du logiciel Tomo :
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ⴰ possibilité de lancer la correction de table en X, Y, Z, suite à la fusion d’image MVCT du jour avec le CT planning, à partir du pupitre opérateur (pour les sites équipés de la table HP), ⴰ amélioration de l’utilisation des fenêtres de visualisation des images, ⴰ possibilité de sauver un plan à un certain moment de l’optimisation ; afin de pouvoir étudier différentes alternatives au plan de traitement , ⴰ possibilité de faire des plans différents en parallèle sur les stations de planning en partageant les ressources du cluster de calcul ; • la version 4.0 introduite en 2010 avait apporté la possibilité d’exporter les plans sur des systèmes d’archivage externes, une augmentation de la vitesse de rotation pour l’acquisition du MVCT ainsi qu’une amélioration de la qualité des images MVCT et une augmentation de 45% de la vitesse d’optimisation sur les clusters DC3 vs DC2 en addition de diverses améliorations de l’interface utilisateurs ; • les systèmes HD sont tous équipés de la nouvelle section accélératriceTwin Peaks dite à cible stationnaire. Ces nouvelles sections sont fabriquées depuis 18 mois dans une usine appartenant à Accuray. • diverses améliorations sur la longévité de vie et la stabilité dans le temps de divers composants internes ; • le Mode TomoLink qui permet une augmentation des capacités de télédiagnostic et télémaintenance du site. Les temps de traitements dépendent de la complexité des cas, de la longueur des volumes et du niveau de facteur de modulation utilisé pour chaque cas. Les sites utilisant un seul système, ont tendance à y traiter les cas les plus complexes sur de longs volumes, donc prés de 25 patients par jour. Certains sites utilisant plusieurs systèmes Tomo traitent de 40 à 45 patients par jour par machine avec un scanner quotidien par patient (aucun centre en France).
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Lors de l’Astro 2011, nous avons pu constater que la société Accuray (TomoTherapy) a travaillé sur la fiabilisation de ces systèmes tout en proposant un service après vente 24 heures sur 24 et sept jours sur sept. Les traitements par radiochirurgie intra- et extracrânienne Communément dénommée « radiochirurgie », la radiothérapie en conditions stéréotaxiques est une technique d’irradiation de haute précision utilisant un ensemble de mini-faisceaux convergents avec des diamètres de champs inférieurs à 3 cm. Elle permet le traitement d’un volume cible de très petite taille (inférieure au cm3) avec une précision millimétrique. Cette technique nécessite au départ une définition la plus précise possible du volume cible par l’utilisation d’une imagerie scanner, IRM, TEP/CT et/ou TEP/IRM. Les faisceaux de petites dimensions, encore appelés micro- ou mini-faisceaux, peuvent être obtenus, soit au moyen de multiples sources de cobalt 60 placées à la surface d’une sphère (Gammaknife), soit par un faisceau de photons X de 6 MV issu d’un accélérateur dédié (Novalis, Cyberknife) ou d’un accélérateur conventionnel. Ce faisceau est collimaté par un jeu de collimateurs additionnels coniques de diamètre variable ou un micro collimateur multilames à petit champ. La précision recherchée implique la maîtrise des mouvements du patient et nécessite par conséquent : • la mise en place de moyens de contentions importants (cadres de stéréotaxie) qui peuvent être invasifs (appareillage fixé dans la boite crânienne) ou non invasifs (empreinte palatine, cale, bouchon auriculaire,…) ; • l’intégration dans la salle de traitement d’un système d’imagerie stéréotaxique et d’un système de caméra infrarouge combinés à une robotisation du plateau de table permettant un repositionnement en temps réel, par asservissement, du patient durant le traitement. Le
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développement de ces systèmes a permis l’allègement des systèmes de contentions. Jusqu’à un passé relativement récent, de par la nécessité de haute précision et de la contention sévère, la radiothérapie en conditions stéréotaxiques n’était applicable qu’au traitement des lésions intracrâniennes (tumeurs cérébrales, malformation artério-veineuse,…) Le développement des techniques citées ci-dessus a permis un allègement des systèmes de contentions, la maîtrise des organes en mouvement et l’extension de cette technique au reste du corps (stéréotaxie extracrânienne). À titre d’exemples, on peut citer les tumeurs situées à proximité d’organes à risques, les tumeurs du rachis, les tumeurs broncho-pulmonaires,… Dans le cadre de l’ASTRO 2011, nous avons pu découvrir ces techniques sur les différentes machines existantes sur la marché :
LES ACCÉLÉRATEURS DÉDIÉS VARIAN NOVALIS TrueBeam STX Tout comme le précédent NOVALIS TX, l’accélérateur NOVALIS TrueBeam STX résulte d’une collaboration entre les sociétés VARIAN et BRAINLAB. Cet appareil est présenté comme une véritable plateforme de radiochirurgie. Construit sur la base d’un accélérateur de particules haute énergie de nouvelle génération, cette machine est également capable de réaliser l’ensemble des traitements existants en radiothérapie de la RCMI au VMAT (figure 8). Le NOVALIS TrueBeam STX est composé des éléments suivants : Eléments VARIAN Il s’agit d’un accélérateur haut de gamme de nouvelle génération entièrement numérisé de type TrueBeam, tel que décrit précédemment, permettant une gestion synchronisée avec haute précision des mouvements du patient, de l’imagerie et de la trajectoire de dose. En photons, l’appareil dispose de trois énergies 6, 10 et 15/16 MV avec un débit de dose variable de 0 à 600 UM/
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Figure 8. TrueBeam STX.
min et de deux énergies photons haute intensité, respectivement 6× et 10× avec un débit de dose variant respectivement de 400 à 1400 UM/min et de 400 à 2400 UM/min. En électrons l’accélérateur autorise six énergies électrons de 6 à 22 MeV avec un débit de dose variant de 0 à 1000 UM/min. L’accélérateur intègre : • un collimateur multilames Millenium HD 120, 120 lames sur un champ de 40X22 cm. Sur les 8 cm de la partie centrale, la projection des lames à l’isocentre a une épaisseur de 2,5 mm, sur les 14 cm extérieur, cette épaisseur à l’isocentre est de 5 mm ; • un système d’imagerie portale haute résolution de type As1000 (résolution de 1024 × 768 pixels) ; • un système embarqué d’imagerie de contrôle basse énergie OBI équipé d’un tube radiogène de 140 kV, d’un détecteur au silicium amorphe de 40 × 30 cm. et des logiciels de pilotage et de comparaison d’images permettant le repositionnement du patient par IGRT. Un système de gating respiratoire. Éléments BRAINLAB BRAINLAB est une société allemande basée à Munich créée en 1989 pour développer des solutions logicielles destinées à la neurochirurgie qui permettent le guidage par l’image d’actes chirurgicaux pointus. Dans la seconde moitié des années 1990, BRAINLAB étend ses activités vers l’oncologie et établit en 1996 un partenariat avec la
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société VARIAN pour le développement de la radiochirurgie. Outre VARIAN, BRAINLAB a établi un partenariat avec le japonais MITSUBISHI pour développer le nouvel appareil nommé VERO (cf : chapitre infra). Actuellement, la société BRAINLAB prépare l’avenir en développant de nouveaux algorithmes de plus en plus automatisés permettant la réalisation de la radiothérapie adaptative. On parle en particulier de fusion élastique, algorithme qui permettra, par comparaison entre l’image du scanner de simulation préalable au traitement et celle du Cône Beam CT réalisé en cours de traitement, de créer une « matrice élastique » permettant de reconsidérer en temps réel le contour de la zone à traiter et de faire automatiquement une replanification avec modification éventuelle de la dose. BRAINLAB étoffe également son logiciel de planification de traitement iPlan avec la création d’un module « Hybridarc » qui combine des arcthérapies dynamiques et des faisceaux non co-planaires d’intensité modulée. Le logiciel iPlan peut être également disponible sur serveur d’application « iPlan Net » avec une notion de licence voire de « pay per treatment » et la possibilité d’offrir des « templates » réalisés par des spécialistes.
Figure 9. Axesse.
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S’agissant du système NOVALIS, la collaboration VARIAN/BRAINLAB propose aujourd’hui la troisième génération d’appareil. Après le NOVALIS classique (accélérateur mono-énergie de 6 MV) et le NOVALIS TX, les deux sociétés commercialisent aujourd’hui le NOVALIS TrueBeam STX, pour lequel les composants BRAINLAB sont les suivants : • le système d’imagerie stéréotaxique kV ExacTrac X-Ray 6D. Il s’agit d’une imagerie planaire stéréoscopique composée de deux ensembles tube radiogène RX/détecteur plan placés perpendiculairement l’un à l’autre. Les tubes sont placés dans des caissons dans le sol et les détecteurs sont montés sur bras plafonniers. La reconstruction des images stéréoscopiques permet le repérage de tous les points de l’espace du volume concerné. On peut ainsi effectuer un contrôle de positionnement de ce volume en comparaison avec l’imagerie volumique du scanner initial et réaliser ainsi un repositionnement automatique du patient avant et pendant le traitement. Il peut permettre également le repérage des mouvements tumoraux par insertion de marqueurs fiduciaires au niveau de la tumeur (adaptative gating) ; • un système de caméra infrarouge réalisant le gating respiratoire à partir de sphères fixées sur la peau du patient ; • un plateau de table à six degrés de liberté asservi à l’imagerie et permettant un repositionnement automatique du patient durant le traitement. Un logiciel de planification de traitement, incluant divers modules de fusion d’images, de contourage manuel et automatique, de distribution de doses, de planification dédiés à la stéréotaxie intra- et extracrânienne (iPlan). Grâce au système de repositionnement du patient en temps réel asservi à l’imagerie de contrôle, NOVALIS TrueBeam STX est capable de réaliser des traitements de radiothérapie en conditions stéréotaxiques en s’affranchissant des systèmes de contentions lourds voire invasifs.
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ELEKTA AXESSE L’accélérateur Bi-Energie « Elekta Axesse » est un accélérateur dédié à la radiochirurgie. Néanmoins cet appareil est aussi capable de réaliser l’ensemble des traitements existants en radiothérapie de la RCMI au VMAT (figure 9). L’ensemble est composé des éléments principaux suivants : • un accélérateur « Bi-Energie » numérisé, deux énergies photons dans les gammes 6 à 15 MV, un débit de dose variable de 230 à 600 UM/mn en fonction de l’énergie. Spécialement conçue, la mécanique du statif permet d’obtenir une précision cohérente avec la radiochirurgie stéréotaxique. ELEKTA annonce sur cette machine un nouveau système de contrôle dénommé « Integrity » (entièrement numérique.) ; • s’agissant de l’imagerie, l’accélérateur intègre les dernières évolutions techniques de repositionnent du patient avec l’imageur portal iViewGT ainsi que le système d’imagerie basse énergie XVI (X-Ray Volume Imaging) (cf paragraphe précédent sur la société ELEKTA) ; • une table de traitement de type « Precise » avec un plateau de table à six degrés de liberté de type « Hexapod » asservi à l’imagerie et permettant un repositionnement automatique du patient ; • un collimateur multilames, 80 ou 160 lames. Un logiciel dénommé « Elekta AutoCAL Software » permet la calibration automatique du multilames ; • des systèmes de planification dosimétrique ERGO++ et MONACO incluant divers modules de fusion d’images, de contourage, de distribution de doses, de planification et de comparaison de plans ; • un logiciel d’imagerie 4D, utilisant l’imagerie en coupe produite par le système XVI, qui prend en compte la respiration ; • divers matériels de contention, tels que le nouveau système « Fraxion », composé en particulier d’un cadre de stéréotaxie, qui permet l’immobilisation par empreinte palatine (assez identique au système utilisé avec
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le Gammakife), le positionnement et le repositionnement de toutes les parties du cerveau et de la tête, et le système « BodyFIX », matériel non invasif immobilisant le corps entier du patient grâce à un système de vide et une couverture plastique.
LES APPAREILS SPÉCIFIQUES ELEKTA/GAMMAKNIFE Première machine de radiothérapie stéréotaxique intracrânienne, le Gamma Knife a été conçu, il y a plus de 50 ans, par un neurochirurgien suédois : le Professeur Lars Leksell, pour traiter des zones profondes du cerveau, inaccessible à la neurochirurgie traditionnelle. Le premier appareil fut utilisé pour la première en 1968 (figure 10). Le Gamma Knife est un appareil dédié exclusivement à la radiochirurgie en conditions stéréotaxiques du cerveau. Les rayonnements sont délivrés par des faisceaux focalisés de rayons gamma émis par 201 sources de cobalt 60. L’émission de photons est focalisée sous forme de faisceaux. Ces sources sont réparties en 5 couronnes autour d’une demi-sphère d’acier jouant à la fois le rôle de porte source, et celui de collimateur primaire. En tout, 201 faisceaux, se rencontrent en un point unique (le foyer). La demi-sphère est percée d’autant de canaux que de sources, de façon à ce que tous les faisceaux convergent au foyer. Le principe étant basé sur un repérage stéréotaxique tridimensionnel de la lésion, la tête du patient est maintenue à l’aide d’un cadre de stéréotaxie. La précision du Gamma Knife est inférieure à 0,3 mm limitant l’irradiation des tissus sains. La radiochirurgie est réalisée en une séance en dose unique. La durée de la séance est comprise entre 20 minutes à deux heures. Le traitement par Gamma Knife est indolore et permet au patient de quitter l’hôpital le lendemain de l’acte. Les principales pathologies traitées avec Gamma Knife sont les tumeurs bénignes (neurinome de l’acoustique), les tumeurs cérébrales malignes (métastases), les localisations fonction-
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nelles (névralgie du trijumeau, malformations artério-veineuses, traitement des zones épileptogènes, la maladie de Parkinson,….) Gamma Knife est commercialisé par la société ELEKTA, plus de 300 machines sont installées dans le monde avec une large prédominance sur les marchés japonais et américains. La France dispose de quatre équipements (deux à Marseille, un à Lille et un à Paris). La société Elekta annonce qu’environ 50 000 patients par an sont traités par Gamma Knife. Avec un auto-blindage générant un poids de 20 tonnes, la nécessité de renouveler les sources de cobalt 60 tous les six ans (coûts : 700 k TTC à chaque renouvellement), les contraintes d’implantation d’une telle machine sont conséquentes. L’établissement receveur doit de plus disposer conjointement d’un service de neurochirurgie et d’un plateau de radiothérapie. Par ailleurs, l’équipement n’est rentable qu’à partir d’un nombre minimal annuel de patients. L’évolution technologique du Gamma Knife s’est faite en deux étapes principales : • dans une première étape, le modèle 4 initial a évolué vers le modèle 4B puis 4C. Il s’agit essentiellement d’évolutions liées au positionnement du patient, avec la recherche d’une précision mécanique inframillimétrique, la simplification et l’automatisation du positionnement (réception automatique des coordonnées de la position du patient directement depuis le système de planification de traitement) ; • plus récemment, Gamma Knife a évolué vers le modèle PERFEXION. Le concept intérieur de la partie irradiation a été repensé (cloche monobloc en tungstène), dans laquelle les sources de cobalt 60 sont réparties en secteurs, focalisées sur un isocentre, qui vont être ouverts ou fermés. Par ailleurs, les automatismes de la table (mouvements latéral et longitudinal) ont été simplifiés. Le crâne peut être bloqué par un système d’insert buccal. Une réflexion est engagée sur la possibilité d’intégrer une table
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Figure 10. GammaKnife.
à six degrés de liberté ainsi qu’un système d’imagerie embarquée permettant un recalage automatique du positionnement du patient ; • l’appareil est désormais intégré dans un ensemble machine, système de planification de traitement (Gammaplan), outils de contrôles de qualité. Enfin, un développement est en cours pour intégrer Gamma Knife Perfexion dans le réseau Record and Verify MOSAIQ d’ici environ deux ans. ACCURAY/CYBERKNIFE Le Système Cyberknife VSI (Versatile Simple Intelligence), commercialisé par la société américaine ACCURAY Incorporated est un équipement de radiothérapie en mode stéréotaxique que se soit intracrânien ou extracrânien. Le principe de cette thérapie est de délivrer de fortes doses en peu de fractions afin d’effectuer l’ablation de la cible. La première génération de l’appareil a été mise au point en1987. L’agrément FDA, pour le traitement des cancers du corps entier a été obtenu en 2001 (figure 11). Le Système CyberKnife VSI est constitué de : • un accélérateur linéaire monoénergétique de 6MV, avec un débit de dose de 1000 unités moniteur a été miniaturisé et monté sur un bras robotisé lui permettant de se déplacer dans l’espace. Le bras robotisé dispose de six degrés de liberté, permettant plus de 1200 positions de traitement qui correspondent à 12 angles d’incidence de la tête du robot par nœud (points de position du robot dans l’espace prédéterminés). Les collimateurs sont de type
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circulaire, de 5 à 60 mm (fixes ou a ouverture variable avec Iris). Lors d’un traitement, le robot est capable de changer seul les collimateurs, ce qui évite au personnel d’entrer en salle et de devoir effectuer ce changement manuellement ; • un système d’imagerie en temps réel avec deux sources RX basse énergie (de 40 à 150 kV de voltage nominal) orthogonales montées au plafond auxquelles correspondent deux détecteurs au silicium amorphe installés dans le sol ; • une table de traitement pouvant elle aussi être robotisée (RoboCouch, six degrés de liberté ou sept avec l’option « Seated Load » qui permet de charger le patient en position assise) ; Un logiciel de planification dédié, MultiPlan Treatment Planning System. Planification du traitement Comme en radiothérapie conventionnelle, la localisation de la lésion est prédéterminée sur une série de coupes axiales prises au scanner qui génère un ensemble de radiographies reconstruites numériquement (DRR). Cette image principale peut être fusionnée à des images secondaires de type TEP/TDM, angiographie 3D, IRM, ou TDM. Le système AutoSegmentation présenté lors des derniers ASTRO permet le contourage automatique de la zone pelvienne masculine (indications prin-
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cipalement de prostate) ainsi que de l’encéphale. Après les étapes de contourage des volumes cibles, à risques, et de prescription, le logiciel de planification intégré au CyberKnife détermine automatiquement le nombre, la durée et les angles d’administration des faisceaux. Plusieurs algorithmes d’optimisation peuvent être utilisés, et le calcul de la dose finale se fait soit en utilisant un algorithme de type Ray-Tracing soit Monte-Carlo. Lors de l’ASTRO 2011, Accuray a présenté PlanTouch, une application iPad permettant au médecin de revoir et d’autoriser un plan de traitement à distance. Déroulement du traitement Une première image en salle est faite et comparée aux DRR utilisées pour créer le plan de traitement afin de positionner le patient. Ce positionnement initial se fait en déplaçant la table depuis l’extérieur de la salle. Une fois que le patient est correctement positionné, le traitement peut démarrer et la table ne sera plus déplacée. Pendant tout le traitement, à intervalles définis par l’utilisateur (entre cinq et 150 s.), le système CyberKnife prend simultanément une paire de radiographies et compare automatiquement la position de la cible sur ces images en temps réel avec celles des tomodensitométries originales. Le déplacement de la cible est automatiquement calculé et l’information est envoyée au bras robotisé qui se déplace de façon optimale afin que le faisceau et les suivants soient délivrés sur la cible. Cette approche centrée sur le guidage par imagerie détecte, suit et corrige en continu le mouvement du patient et de la tumeur tout au long du traitement pour garantir un ciblage précis. Pour les tumeurs mobiles, l’ensemble est complété du système de suivi de la respiration Synchrony qui synchronise en continu l’administration des faisceaux avec le mouvement des tumeurs rendues parfois mobiles par la respiration, comme celles situées dans le poumon, le foie, le pancréas ou la prostate. Le système Synchrony permet aux patients de respirer normalement pen-
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dant toute la durée du traitement tout en garantissant une précision extrême et en minimisant les dommages causés aux tissus sains environnants. Le système se présente sous la forme de trois caméras CCD fixées au plafond associé à un gilet munis de diodes électroluminescentes épousant la surface corporelle du patient. Par la suite, ce système est couplé à un (ou plusieurs) fiduciaire, implanté dans la tumeur au préalable. Cela est notamment vérifié pour les tumeurs hépatiques. Pour les tumeurs pulmonaires, peut être utilisé l’algorithme Xsight Lung qui permet de s’affranchir dans certaines conditions de la pose de fiduciaires. À partir de repères osseux sur le rachis, est recherché de façon complètement automatisé le maximum de similarités entre les images orthogonales et les DRR dans une zone de suivi de la cible mobile puis le logiciel en détermine le centre de gravité et le suit. Il permet donc de détecter, sans fiduciaire, les mouvements des cibles pulmonaires dans toutes les directions, si elles sont visibles sur les deux images dans le cas de Xsight Lung ou seulement une image dans le cas de 1-View. Un modèle corrélant les mouvements des LED (à travers un gilet porté par le patient) et ceux de la cible est ensuite créé et actualisé à chaque nouvelle image lors du traitement. Cela permet de suivre en temps réel une cible liée à la respiration, le robot anticipant le mouvement de la cible. L’irradiation est alors asservie à la position de la cible. Accuray a présenté lors de l’ASTRO 2011 un système de suivi de cible Xsight Spine Prone permettant de traiter les patients en décubitus ventral. Ce système couple Synchrony et Xsight Spine (algorithme de suivi des tumeurs localisée dans ou proche du rachis, sans implantation de fiduciaires). L’ensemble de ces fonctionnalités réunies dans le Système CyberKnife permet donc de délivrer un traitement non isocentrique, non coplanaire avec un suivi de la cible en temps réel. Le système Cyberknife reste à ce jour en pointe technologiquement par la correction automatique qu’il est
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capable d’effectuer et un suivi véritable des cibles (tracking). La précision résultante est celle attendue pour toutes les indications en stéréotaxie à savoir submillimétrique mais sans aucun système invasif d’immobilisation et de contention. Cette haute précision ainsi que les nombreuses incidences possibles pour le faisceau permettent d’améliorer la protection des tissus sains et organes à risque et d’augmenter la dose par fraction. Cette dose peut alors atteindre jusqu’à 20 Gy en une seule fraction. De ce fait, un traitement par CyberKnife peut se dérouler en une à six séances dont la durée varie en fonction de la localisation : de 15 min pour une tumeur fixe intracrânienne à 1h30 pour une lésion pulmonaire (avec le système Synchrony de suivi de la respiration). Dans une même séance, plusieurs lésions non jointives peuvent également être traitées. Enfin, le système CyberKnife ouvre de réelles perspectives pour les techniques de boost ou de ré- irradiations. Comme tous les systèmes stéréotaxiques, le CyberKnife a d’abord été mis au point pour les tumeurs du crâne. Aujourd’hui, et avec les nombreuses améliorations techniques précitées, l’appareil traite aisément des lésions extracrâniennes et notamment les tumeurs hépatiques, pulmonaires, ORL, rachidiennes et de prostate, la plupart du temps radiorésistantes avec dans tous les cas un nombre restreint de venues du patient, toujours en ambulatoire. Pour la majorité d’entre eux, aucune autre thérapie n’aurait pu être proposée. La diminution sensible du nombre de séances (et donc du nombre de transports sanitaires) s’inscrit dans un objectif global particulièrement observé par les Agences régionales de santé (ARS). À la fin septembre 2011, 244 systèmes CyberKnife étaient installés dans le monde. Plus de 125 000 patients ont été traités avec cette technique dont plus de 3200 en France, sur cinq machines (quatre centres de lutte contre le Cancer : Alexis Vautrin à Nancy, Antoine Lacassagne à Nice, Oscar Lambret à Lille, Léon Bérard à Lyon et le CHU de Tours).
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Deux autres machines viennent tout juste d’être installées au Centre Francois Baclesse, à Caen et à la clinique Bordeaux Nord Aquitaine. Les contraintes d’installations et de maintenance sont identiques à celles d’un accélérateur standard. Le taux de disponibilité garanti de cette machine est de 95%. Les indications reconnues par l’HAS (Haute Autorité de Santé) sont pour l’instant l’intracrânien, le poumon et le rachis. De nombreuses études cliniques sont en cours pour disposer, entre autres, d’une validation similaire pour les tumeurs du foie, de la prostate, du sein, du pancréas et du rein. Aux États-Unis, des résultats prometteurs à plus de cinq ans sur la prostate ont été publiés (plus de 5000 patients traités). Lors de l’ASTRO 2011, Accuray a également présenté une connectivité aux réseaux ARIA (version 10.0) et MOSAIQ (version 2.3). VERO Fruit d’une collaboration technique entre le japonais MITSUBISHI et l’allemand BRAINLAB, VERO est une machine de radiothérapie atypique, dédiée à la stéréotaxie extracrânienne, dont les premiers développements ont commencé en 2001. Le premier patient a été traité en 2008 sur le site japonais de KOBE et en 2011, lors du congrès de l’ASTRO, des médecins japonais ont annoncé avoir traité pour la première fois un patient par la technique de tracking (figure 12). À ce jour, six machines sont installées dont une en Europe à Bruxelles, une aux États-Unis, et quatre au Japon. Lors d’une rencontre à L’ASTRO 2011, les responsables de la société VERO (filiale de BRAINLAB) nous ont annoncé l’installation future de cinq nouveaux équipements dont deux en Europe et trois au Japon. La machine est annoncée comme pouvant traiter entre 35 et 40 patients par jour, avec un temps de traitement de 15 mn en quatre à cinq fractions. VERO se présente sous forme d’un statif annulaire de taille relativement impressionnante : une hauteur totale de 4,17 m nécessitant un plénum sous faux
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plancher de 1,30 m pour un poids de 11 tonnes. VERO est doté d’un vaste tunnel de 1,25 m. L’anneau est très rigide, il a été spécialement étudié pour s’affranchir des contraintes de pesanteur des éléments très lourds qu’il embarque et garantir ainsi la meilleure précision mécanique. Il contient les équipements suivants : • un système d’imagerie stéréotaxique relativement similaire à ceux équipant Cyberknife et Novalis TrueBeam STX, totalement intégré au sein de la machine, composé de deux tubes à rayons X et de deux détecteurs plans placés à 90° l’un de l’autre et montés sur le statif annulaire ; • un système de caméra infrarouge également similaire à celui de l’ExacTrac. Le système permet de réaliser une corrélation entre l’imagerie à rayons X et l’imagerie infrarouge ; • un accélérateur linéaire à section courte de 6MV ; • un micro-multilames de 60 lames, d’un champ de 15X15 cm. L’épaisseur des lames à l’isocentre est de 5 mm. Un nouveau micro-multilames, avec des lames d’une épaisseur de 2.5 mm est en cours de développement. La table de traitement robotisée bénéficie d’un plateau à cinq degrés de liberté. Le statif est capable de tilter de plus ou moins 60° autour de la table. Le système possède deux particularités uniques : • grâce au système d’imagerie stéréotaxique embarqué, avec une cadence maximale de 30 images par seconde, le système est capable de fournir une
Figure 12. VERO.
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imagerie fluoroscopique en temps réel pendant le traitement (en statique uniquement) ; • sur l’anneau, l’accélérateur 6 MV est monté sur un berceau qui lui permet un mouvement d’oscillation dans les deux directions du plan horizontal (de droite à gauche et d’avant en arrière). Sur cette machine, on ne peut donc plus parler d’isocentre statique, mais de définition possible de plusieurs isocentres en fonction des mouvements que l’on souhaite donner à l’appareil et donc du type de traitement à administrer. La machine bénéficie d’une précision de 0,5 mm, voire de 0,1 mm dans certaines conditions de traitement. Comme Tomotherapy, Cyberknife et Novalis TrueBeam STX, la machine est packagée avec son TPS dédié (BRAINLAB iPLAN) Grâce à une imagerie de type Cône Beam CT et à un logiciel nommé « HYBRID ARC », VERO peut également fonctionner en RCMI rotationnelle. La protonthérapie La technique La protonthérapie substitue aux photons et aux électrons utilisés en radiothérapie externe, les particules élémentaires que sont les protons, car elles sont susceptibles d’interaction forte avec leur environnement. Cette technique s’inclut dans une famille plus large appelée Hadronthérapie qui comprend également les traitements utilisant des particules encore plus lourdes comme le carbone 12. La protonthérapie permet de traiter certains types de cancer de manière beaucoup plus précise avec des effets secondaires potentiellement moins importants qu’avec la radiothérapie conventionnelle. D’abord mis en œuvre pour des localisations très proches de tissus radiosensibles tel que l’œil ou la base du crâne, la méthode peut maintenant être appliquée pour la plupart des types les plus communs de cancer. Elle est en particulier très recommandée chez les patients pédiatriques car le risque de développer
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un nouveau cancer radio-induit, dans la vie adulte, est théoriquement réduit. La différence majeure qui permet aux protons de présenter de tels avantages pour le traitement est bien la cinétique de ces particules. En effet, les protons, comme les ions lourds, ont la particularité de délivrer un maximum de leur énergie sur un point précis de leur parcours. C’est le principe découvert par Mr Bragg en 1910. Ces particules créent donc très peu de dégâts en amont de ce pic et pratiquement aucun en aval de celui-ci. On augmentera ainsi l’énergie donnée aux particules dès lors que la lésion à traiter se situera en profondeur. Niveau de diffusion La protonthérapie ne peut plus être considérée comme une technologie « nouvelle » : le premier centre a ouvert aux Etats-Unis en 1954. Pour autant, le nombre de centre de protonthérapie peut être considéré encore aujourd’hui comme limité. La taille des installations (bâtiment complet avec cyclotron ou synchrotron, + plusieurs chambres de traitement, …) et celle des investissements (de l’ordre de 100 millions d’euros pour l’ensemble) expliquent très certainement cette relativement faible diffusion. En France, il y a principalement 5 projets et/ou installations en la matière. Centre de protonthérapie d’ORSAY Après avoir fait l’objet d’un syndicat inter-hospitalier, la structure d’ORSAY est maintenant exploitée uniquement par l’Institut CURIE. 6000 patients, adultes et enfants, ont été traités depuis l’ouverture, au niveau de l’œil ou du crâne. Ce premier centre français fonctionnant avec un synchrocyclotron de 200MeV n’a cessé d’évoluer technologiquement depuis l’ouverture en 1991 avec notamment : • 1998 : ouverture d’une salle grand champ pour traitement en position assise ou couchée ; • 2005 : une alternance rapide possible entre les salles a permis de doublé la capacité de traitement ; • 2009 : après une négociation de trois ans (50 M ), la passation du contrat avec IBA a permis l’extension du
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bâtiment existant (+1500m2), la création d’un nouveau cyclotron (220 tonnes, 40 m de ligne de faisceaux avec radioprotection des murs), d’une nouvelle salle de traitement avec bras iso-centrique (diamètre de 10,5 m ; 120 tonnes), et d’un bunker (non équipé) pour un accélérateur conventionnel ; • 27/07/10 : Premier traitement sur l’œil avec le bras isocentrique. La perspective de cette nouvelle installation est d’atteindre 8000 séances à l’année pour 600 patients tout en augmentant la part des irradiations pédiatriques (but : 150 enfants/an). Les projets de développement portent sur les techniques de délivrance du faisceau (diffusion passive, balayage uniforme, pencil beam scanning) et l’utilisation accrue des robots. Projet IMPACT–Centre Antoine LACASSAGNE–Nice Le projet IMPACT est l’évolution attendue du centre de protonthérapie de Nice, ouvert en 1991 autour d’un cyclotron de basse énergie (65 MeV– traitements oculaires) vers une synchrocyclotron supraconducteur d’une énergie de 230 MeV. L’appareil sera le Proteus One d’IBA avec une tête à rotation isocentrique. Cela s’inscrira dans un ensemble plus large de laboratoires et d’installations disposant notamment d’un autre cyclotron pour la production de radioéléments. Projet ÉTOILE à Lyon Il s’agit d’un projet combiné d’utilisation de protons mais également d’ions carbone (particule 12 fois plus lourde). Sur ce dernier point, quatre centres sont en activité dans le monde (dont trois au Japon et un Allemagne). Six centres ont des projets, notamment un en Italie et deux en Allemagne. Le projet ÉTOILE (coût : 140 M pour les ions carbone et 95M pour les protons) a vocation à être le centre national de soins pour la recherche clinique en protonthérapie. Démarré en 1998, ce projet inscrit à différents plans de financement (CPER, ENLIGHT, Plan cancer) a connu quelques échecs notamment sur la procédure de PPP et sur l’appel
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à projet Grand Emprunt. Le GCS, constitué entre autres de deux CHU (Grenoble et Lyon) et deux CLCC, a lancé une nouvelle procédure fin 2010. Le but est maintenant de commencer les travaux en 2012 pour traiter le premier patient en 2016. Projet ARCHADE à Caen Le projet de Caen est un projet technologique expérimental dont l’objectif est d’avoir un accélérateur fiable, de faible coût, et pouvant dans un premier temps délivrer des protons puis des ions lourds. Il s’articule autour d’une nouvelle génération de cyclotron de 400Mev (prototype de la société IBA). Il disposera d’une salle à faisceau fixe pour le traitement (recherche clinique) et d’une salle également à faisceau fixe pour la recherche fondamentale en biologie et physique. L’ouverture du centre est prévue en 2015 pour la partie proton et pas avant 2017 pour la partie ions carbone. Projet PERICLES–Institut Claudius Regaud–Toulouse Le projet toulousain s’inscrit dans le cancéropôle de Toulouse dont la livraison est prévue en 2013 et fait l’objet de nombreux partenariats. Le projet prévoit de partir sur une solution déjà commercialisée de protonthérapie avec deus salles avec gantry : l’un pour les traitements et en particulier les traitements pédiatriques et l’autre pour les essais cliniques prospectifs. Enfin, le centre disposera d’une salle pour l’expérimentation dans le domaine de la radiobiologie et du spatial (les protons étant les éléments détériorant dans l’espace la micro-électronique embarquée dans les satellites). Le calendrier prévoit un dialogue compétitif lancé en 2012 pour le traitement d’un premier patient en 2016.
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propose désormais son matériel PROBEAM. Le centre de recherche au niveau de la protonthérapie se situe à Palo Alto. Une partie de la maitrise du sujet par VARIAN est issu du rachat en 2007 de la société ACCEL instruments qui distribuait de tels systèmes (figure 13). Le système est avant tout basé sur un cyclotron de type isochrone supraconducteur de 250 MeV utilisant de puissants champs magnétiques et électriques de polarité alternée pour créer un faisceau accéléré de protons. Le choix de l’énergie a été fait pour permettre d’atteindre des tumeurs en profondeur. Il en résulte un faisceau de protons en continu et stable permettant l’augmentation des taux de livraison des doses et le contrôle précis du faisceau. Le système de transport de faisceau se compose en effet d’une série d’aimants de flexion associée à un certain nombre d’outils de mesure tout au long du trajet. Comme elle le fait pour son offre packagée TRUEBEAM, la société VARIAN axe sa communication autour de ce produit sur une offre complète et intégrée. On citera notamment les points particuliers suivants : • un système de repositionnement du patient et de sélection des angles de tir très développé avec une couverture de 360° du gantry ainsi qu’une table robotisée à 6 degrés de liberté ; • une solution intégrée au réseau Record and Verify Aria, en particulier pour tout ce qui est déclen-
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chement et visualisation des organes d’imagerie ; • l’utilisation du logiciel de planification de traitement Eclipse qui dispose depuis sa mise sur le marché d’un module de protonthérapie et qui vient de surcroît, d’obtenir en janvier 2011 l’agrément FDA pour l’algorithme breveté Pencil Beam Scanning couplé au système de protonthérapie PROBEAM. Cet ensemble permet de réellement mettre en œuvre la protonthérapie par modulation d’intensité (IMPT). Grâce à la technologie « Dynamic peak treatment delivery » qui allie la puissance de calcul d’Eclipse aux capacités de l’installation à moduler l’intensité du faisceau de proton (par l’utilisation des aimants) et aux capacités mécaniques de repositionnement, la dose est réellement « peinte » à la tumeur, tout en offrant théoriquement une dose globale plus faible aux tissus sains ; • pour les cibles qui peuvent être affectées par le mouvement d’organes due à la respiration, Varian propose sa solution de gating synchronisé en temps réel : RPM. Si le produit existe, l’intégration du module RPM à la plateforme Probeam est néanmoins toujours en développement. Varian propose donc maintenant une offre commerciale tout à fait disponible en matière de protonthérapie qui lui a notamment permis de remporter en octobre 2011 le marché du centre de Protonthérapie Scripps à San Diego
La présence de la protonthérapie à l’ASTRO 2011 Elle se déclinait autour de quelques sociétés. Varian À l’instar de sa gamme TRUEBEAM en radiothérapie stéréotaxique, VARIAN
Figure 13. ProBeam.
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pour 88 millions de dollars (cinq chambres de traitement). IBA (Ion Beam Applications) La société IBA, qui outre son activité en protonthérapie, fournit également le marché international en produit radio-pharmaceutiques et en matériel de dosimétrie, a toujours été présente sur le marché de la protonthérapie (figure 14). Les installations traditionnelles proposées par IBA s’appuie généralement sur un cyclotron de 230 MeV permettant de délivrer un faisceau dans 4 ou 5 salles. Les solutions IBA s’intègrent dans des solutions logicielles tierces que ce soit pour la planification dosimétrique ou pour les systèmes d’information en radiothérapie, record and verify. Comme nous avions pu l’imaginer après l’édition 2009 de l’ASTRO, IBA a mis au point un système de protonthérapie plus compact dénommé «Proteus One » présenté comme une grande nouveauté de l’ASTRO 2011. Cet appareil est un système mono-salle qui aura donc un coût réduit par rapport aux installations plus conséquentes (25 à 27 M contre 50M environ). Les contraintes d’implantation sont également réduites : le cyclotron et le gantry sont plus compacts, le trajet du faisceau est plus court même si la production est toujours externe à la salle de traitement. On n’atteint néanmoins pas la possibilité d’installer ce système dans un bunker traditionnel (il faut quand même sept mètres de hauteur sous plafond) mais l’ensemble représente approximativement le volume de deux de ces bunkers.
Figure 14. ProteusOne.
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Proteus One présente les caractéristiques générales suivantes : • rotation du gantry à 220° par un système partiellement intégré au sol permettant un accès proche des personnels aux patients ; • un système de fluoroscopie et d’imagerie en salle de type stéréotaxique avec deux détecteurs orthogonaux, utiles pour les recalages de positionnement ; • une table de traitement robotisée à six degrés de liberté ; • les techniques de Pencil Beam Scanning. L’ensemble permet de mettre en œuvre toute les techniques de pointe en matière de protonthérapie comme l’IMPT (protonthérapie par modulation d’intensité) ou l’IGPT (Protonthérapie guidée par l’image) et ce avec une précision de tir inférieure au millimètre que ce soit pour des traitements intracrâniens, thoraciques, ORL, oculaires, gastrointestinaux ou pelviens. Les premières installations de Proteus One devraient voir le jour dans les prochains mois. On note également qu’IBA propose désormais des solutions de protonthérapie clé en main appelée « Proteus K2 » (bâtiment complet et équipement) en partenariat avec Philips, essentiellement pour l’instant, à destination du Moyen Orient. MEVION MEDICAL SYSTEMS Cette société s’appelait auparavant Still River Systems et effectuait essentiellement de la recherche et développement. Elle a profité de la mise sur le marché de son produit de protonthérapie, le MEVION S250 Proton Therapy
Figure 15. Mevion S250.
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system, pour opérer ce changement de nom (figure 15). Ce produit a officiellement été lancé à l’ASTRO 2011. La société axe principalement sa communication sur la taille de l’organe producteur des particules. Mevion a en effet conçu une source de protons à haute énergie dont la taille serait considérablement réduite (et donc le coût?) par rapport au système équivalent pour l’accélération de protons, dans le monde du synchrocyclotron supraconducteur. La technologie utilisée est celle d’un composé supraconducteur métallique utilisé industriellement appelé Tin TriNiobium (Nb3Sn) qui est au centre de l’accélérateur. Cet accélérateur de protons n’est donc que de 1,8 m de diamètre, mais peut générer un faisceau d’une énergie de 250 MeV capable d’atteindre des cibles jusqu’à 32 cm de profondeur Avec cette réduction de taille, la source de protons est couplée à un système de livraison de faisceau de haute précision et un dispositif de mise en forme. Le MEVION S250 n’a pour l’instant par reçu l’agrément FDA pour une utilisation clinique. L’ASTRO 2011 a donc été l’occasion de constater que les technologies de protonthérapie évoluaient à grand pas même si les contraintes d’implantation et les lourds investissements nécessaires semblent encore aujourd’hui un frein à la démocratisation de cette technique certes éprouvée mais toujours prometteuse. On regrette néanmoins de ne pas avoir entendu parler à Miami du projet CPAC qui avait été présenté par Tomotherapy en 2009 comme LA révolution en matière de protonthérapie miniaturisant au maximum la production de protons par l’usage notamment de la technologie laser. Nul doute que le rachat de Tomotherapy par Accuray ouvre des perspectives très intéressantes d’aboutissement de ce projet de « Di electric Wall » en y ajoutant la robotisation maitrisée par Accuray. La curiethérapie La curiethérapie est une technique d’irradiation interne qui consiste à introduire au contact ou à l’intérieur même de la tumeur des sources radioactives
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dites « scellées », sous la forme de fils, de grains ou de micro-sources. Le traitement est directement ciblé sur la zone concernée par le cancer. Comme pour la radiothérapie externe, la mise en place se fait au moyen d’une imagerie volumique (scanner, IRM). Les traitements sont réalisées en chambre isolée radioprotégée ou dans un petit bunker dédié suivant la technique employée. Selon la position des radioéléments par rapport à la tumeur on distingue deux grands types de curiethérapie : • la curiethérapie endocavitaire ou plésiocuriethérapie : les sources sont placées au contact de la tumeur à l’intérieur des cavités naturelles qui servent de réceptacles au matériel radioactif et à ses vecteurs. La curiethérapie endocavitaire la plus répandue est la curiethérapie utérovaginale. Il existe aussi une curiethérapie endoluminale concernant les bronches ou l’œsophage. Ces techniques utilisent en général comme radionucléide le Césium 137, mis en place par l’intermédiaire d’un projecteur de sources ; • la curiethérapie interstitielle ou endocuriethérapie : les sources sont implantées à l’intérieur même de la tumeur. Pour cette technique, le radionucléide utilisé est l’Iridium 192 sous forme de fils, généralement mis en place dans des tubes réceptacles implantés dans le patient sous anesthésie. Les localisations concernées sont les seins, la langue, la peau, les lèvres, l’anus etc…Une technique dérivée, utilisant des grains d’Iode 125 définitivement implantés dans le patient est utilisée depuis pour les cancers de la prostate. Entre 50 et 100 grains radioactifs sont mis en place dans la prostate à l’aide d’aiguilles très fines à travers la peau du périnée en se guidant avec l’échographie endorectale. Une fois les grains implantés, les aiguilles sont retirées. Une étude de la répartition de la dose délivrée par les grains est réalisée, suivant les techniques, soit pendant ou soit quelques jours avant leur implantation (dosimétrie).
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Pour délivrer au bon endroit la dose prescrite, le traitement en curiethérapie endocavitaire impose une excellente précision du positionnement de la source radioactive. Le matériel est constitué d’un ensemble comportant un système de calcul de distribution de dose, un projecteur de source avec une unité de commande et de contrôle du projecteur et un ensemble d’accessoires (applicateurs, vecteurs et gaines de connexion). Le projecteur de source va permettre de positionner la source au bon endroit. La source voyage dans une gaine dont une extrémité est connectée au patient et l’autre au barillet du projecteur. Selon la technologie utilisée, la source est tirée ou poussée au moyen d’un câble. Le projecteur est équipé d’un système permettant de détecter la position réelle de la source à l’intérieur de la gaine. Un système d’horloge permet de maintenir la source à une position définie pendant un temps donné. L’appareil est pourvu d’une batterie permettant de pallier à toute coupure de courant. Un système de retrait d’urgence permet de rentrer la source dans son container radioprotégé en cas d’anomalie et d’urgence. La réglementation impose la mise en place au niveau de la chambre et de la porte d’entrée de dispositifs de radioprotection (voyants lumineux indiquant l’état du projecteur, source entrée, source sortie, un détecteur d’ambiance radioactive indépendant avec son système d’alarme, un système de surveillance audio/vidéo,…). La dosimétrie est réalisée par un TPS fourni avec le projecteur (On ne peut pas faire de dosimétrie avec un TPS d’une marque autre que celle du projecteur). On distingue trois types d’application, réalisées par deux types de projecteur : • la curiethérapie bas débit de dose : les sources utilisées ont un débit de dose de 0,4 à 2 Gy/h. L’hospitalisation, en chambre radioprotégée, dure plusieurs jours. Cette technique est actuellement en voie de disparition au profit des deux suivantes ; • la curiethérapie à débit pulsée (PDR) : cette technique remplace progressivement la précédente car l’hospitali-
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sation est beaucoup plus courte. On utilise des sources avec des activités dix fois plus importantes de l’ordre de 2 à 12 Gy/h. L’appareil délivre des « pulses » d’irradiation (source positionnée pendant un laps de temps puis déplacée ou retirée pendant un autre laps de temps, et ainsi de suite). L’activité de la source étant beaucoup plus importante, la radioprotection de la chambre l’est aussi. On réalise en règle générale des renforcements en plomb. Le projecteur utilisé est très différent de celui utilisé pour le bas débit de dose ; • la curiethérapie à haut débit de dose (HDR) : les conditions de traitement s’apparentent cette fois à celles de la radiothérapie externe. La salle de traitement doit être traitée comme un bunker. Les activités utilisées sont supérieures à 12 Gy/h. Le traitement est un traitement de type ambulatoire. Le projecteur utilisé est généralement du même type que celui permettant la curiethérapie pulsée. Aujourd’hui, trois constructeurs se partagent le marché des projecteurs de sources : ELEKTA : en septembre 2011, la société ELEKTA a racheté la société NUCLETRON. NUCLETRON propose deux gammes de projecteurs de sources : • la gamme MicroSelectron Digital. Cette ligne de produit est la dernière évolution des projecteurs de sources développés par NUCLETRON. Elle fonctionne avec le système de planification de traitement ONCENTRA. Cette plateforme flexible peut être utilisée aussi bien en haut débit de dose (HDR) qu’en débit de dose pulsé (PDR) ; • la gamme FLEXITRON qui propose un équipement doté de 40 canaux bénéficiant d’une précision de positionnement de 0,5 mm. VARIAN : la société VARIAN est présente en curiethérapie depuis 1994 et propose une gamme complète de logiciels et de matériels : • deux projecteurs de sources : le GammaMedplus iX utilisable en version PDR ou HDR et disponible en 24 ou trois canaux et l’appareil VariSource iX, projecteur uniquement
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HDR qui dispose de la plus petite source d’Ir 192 du marché ; • les logiciels de dosimétrie BrachyVision 3D pour la curiethérapie endocavitaire et VariSeed pour la curiethérapie prostatique par implants permanents ; • une large gamme d’applicateurs et d’accessoires, dont le nouvel applicateur à usage unique Capri (marquage CE en cours). Parmi les récentes innovations et améliorations, on peut noter la sortie d’Acuros BT qui permet de prendre en compte les hétérogénéités des applicateurs, et l’intégration dans ARIA (Système d’Information en radiothérapie). BEBIG : cette société propose HDR Plus, un nouveau projecteur haut débit de dose commercialisé depuis juin 2011 qui confère la possibilité de travailler avec deux types de sources : cobalt et iridium. HDR Plus dispose de 40 canaux et intégre pour la première fois un système de dosimétrie in vivo grâce à deux sondes (une sonde pour le rectum et une sonde pour la vessie). Un nouveau système de planification de traitement accompagne cette machine. Il intègre des possibilités supplémentaires en termes de fusion automatique, de matching et de contourage. Il dispose en particulier d’un module de sommation des doses reçues par le patient aussi bien en radiothérapie externe qu’en radiothérapie interne. Le transfert des données, de manière bidirectionnelle, depuis et vers l’extérieur s’effectue sous le format DICOM RT. La contacthérapie Cette technique utilise des petits générateurs à rayons X (généralement entre 50 et 100 kV) : on applique la source de rayonnement directement au contact de la lésion qui doit être superficielle et de petite taille. Ces dispositifs sont utilisés sur des cancers cutanés ou endo-cavitaires. Ce marché assez restreint semble avoir connu quelques évolutions depuis 2009. En effet, la société anglaise GULMAY n’était plus présente et l’appareil SRT ne semble à présent plus commercialisé par la société TOPEX mais par la société SENSUS.
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Les différents équipements présents sur le marché et vus à l’ASTRO sont les suivants SRT 100 de la société SENSUS D’un poids de 160 kg, ce dispositif mobile dispose d’un bras qui vient mettre la source en contact de la lésion. Le générateur est de 100 kV et peut être utilisé suivant trois modes de traitement (100, 70 et 50 kV). Une gamme importante d’applicateurs cutanés est disponible mais pas d’applicateurs endo-cavitaires. Même s’il bénéficie maintenant du marquage CE (quelques installations à Londres), SENSUS ne semble pas avoir fait évoluer le produit. AXXENT de la société XOFT Il s’agit d’un appareil de 50 kV. La source à rayons X a été miniaturisée. Elle est réutilisable jusqu’à 10 fois pour un même patient. Il semblerait que l’intensité du faisceau puisse être modulée L’appareil dispose de trois types d’applicateurs : • quatre applicateurs pour applications sur la peau (10, 20, 35 et 50 mm de diamètre) ; • quatre applicateurs pour applications sur l’endomètre (20, 25, 30 et 35 mm) ; • des applicateurs « ballons » pour la radiothérapie intraopératoire (voir infra). Le dispositif est mobile et pèse environ 95 kg. Dépourvu de radio-isotope, l’appareil est facile d’utilisation et sa polyvalence devrait lui permettre de trouver sa place au niveau d’un plateau technique de radiothérapie malgré un prix assez élevé de l’appareil, frein à sa diffusion en Europe (70 centres installés aux États-Unis). La radiothérapie intraopératoire Le principe de la radiothérapie intraopératoire s’applique pour l’instant dans certains cas de cancers du sein. Juste après l’exérèse donc dans le même temps opératoire, la sonde de rayonnement est placée dans la cavité et les rayons sont délivrés au contact immédiat de la tumeur par le biais d’un bal-
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lon. La dose utilisée est en général de 20 Gy et la taille du ballon est adaptée à la taille de la cavité. Il s’agit donc d’une séance unique de radiothérapie interne. La technique peut être appliquée à environ 10% des cas de cancers du sein et à des tumeurs en général d’assez petite taille. Cette technique semble très intéressante pour les patientes car elle se substitue à un traitement long et récurrent en radiothérapie externe même si un complément de cette nature peut parfois être nécessaire. À l’ASTRO, deux sociétés étaient présentes sur ce thème. La société XOFT avec l’appareil AXXENT (voir supra) Cet équipement semble être le seul dispositif polyvalent entre la radiothérapie intraopératoire (ou IORT) et la thérapie de contact. Les ballons peuvent être de trois tailles différentes : 3 à 4 ; 4 à 5 ou 5 à 6 cm de diamètre. Le cathéter solidaire du ballon est relié au générateur qui positionne la source RX miniaturisée dans le ballon et y applique la tension nécessaire. Le traitement est délivré en 1 seule fraction, de l’ordre de huit minutes. Disposant de l’agrément FDA pour cette application, la société XOFT axe sa communication sur la facilité d’utilisation du système, qui ne nécessite pas de radioprotection particulière de la salle d’opération et qui peut également être transporté à l’extérieur du bloc opératoire pour d’autres types d’irradiations externes. La société ZEISS avec l’appareil INTRABEAM. Basé sur le même principe, le tube RX émet des rayons X de faible énergie (50 kV maximum) distribuant une dose isotrope. Le tissu cible est ainsi irradié de manière homogène au travers d’applicateurs sphériques dont le diamètre est compris entre 1,5 et 5 cm. Il existe 8 tailles d’applicateurs, en fonction de la taille du lit tumoral. Les applicateurs sont stérilisables et réutilisables. L’appareil est fixe au niveau de la salle d’opération. La source est montée sur un bras articulé qui bénéficie d’une très grande précision mécanique
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notamment grâce à des freins électromagnétiques. Cet appareil a été l’objet d’une vaste étude internationale nommé TARGIT dont les résultats ont notamment été publiés dans The LANCET en juin 2010 (Vaidya, J., Joseph D, Tobias,D., Bulsara, J., Wenz, M. Targeted intraoperative radiotherapy versus whole breast radiotherapy for breast cancer (TARGIT-A trial): an international, prospective, randomised, non-inferiority phase 3 trial. The Lancet July 2010: Vol. 376, 91–102). L’appareil est diffusé dans plus de 125 centres à travers le monde dont quelques-uns en France.Il dispose de l’agrément FDA et du marquage CE. Des développements sont en cours pour pouvoir utiliser ce type de système en neurochirurgie (dans le cadre de tumeur inopérable, via un cadre stéréotaxique et le canal de biopsie) ou encore sur le rachis ou pour des lésions digestives.
ENVIRONNEMENT Record and verify Le système R&V des paramètres de traitement constitue le noyau du système d’Information de radiothérapie. En effet, Il assure : • le lien avec le dossier administratif intégré sur le SIH gestion ; • la gestion des dossiers médicaux ; • le lien avec le département d’information médicale (DIM) et la comptabilité (facturation des actes) ; • le dossier technique de traitement ; • la connexion (contrôle et/ou pilotage) des accélérateurs pour le contrôle des paramètres machines ; • l’enregistrement des paramètres de balistique. Tout comme pour les accélérateurs, il ne reste sur ce marché des systèmes « RECORD and VERIFY » que deux constructeurs, à savoir VARIAN avec la solution ARIA, et ELEKTA avec MOSAIQ. VARIAN La société Varian a choisi d’optimiser les performances des systèmes record & verify, accélérateurs et TPS par la maîtrise complète de la chaîne
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de communication des données et des interfaces entre systèmes. L’ensemble des données est ainsi géré dans la même base de données. Cette stratégie a pour objectif l’optimisation des performances et l’augmentation de la sécurisation des données. La société Varian propose également des interfaces vers les « autres systèmes du marché » par l’intermédiaire de la console « 4D » et les protocoles d’échange internationaux type Dicom RT, HL7, IEM etc…. La version 11 d’ARIA, présentée à l’ASTRO, et dont la sortie est prévue en 2012, permettra une amélioration du workflow, et facilitera la gestion des tâches avec une personnalisation des écrans d’accueil par type d’intervenant (physicien, manipulateur, médecin, dosimétriste, secrétaire) D’autres améliorations accompagneront cette version 11 comme un nouveau module de prescription médicale totalement redésigné, un nouveau module de suivi des traitements ainsi qu’un nouveau module de préparation des dossiers de traitements. Le système est souvent proposé avec une base de données image commune avec le logiciel dosimétrie ECLIPSE de la marque si le centre en est également doté. ELEKTA Elekta poursuit sa politique relative à la connectivité des systèmes ouverts non liés aux fournisseurs en offrant des systèmes flexibles qui s’intègrent en continu avec des équipements de divers constructeurs. Cela se traduit par la connexion avec les accélérateurs Elekta mais aussi Varian et Siemens. La grande nouveauté du système R&V de la société ELEKTA réside dans la commercialisation d’un mini PACS « DATA DIRECTOR », option de la solution MOSAIQ. Cette solution répond à des problématiques de stockage des images 3D, et permet de gérer les données patient ainsi que les images DICOM et non DICOM, et de communiquer avec d’autres PACS hospitaliers. De plus, le système intègre un nouveau « DICOM RT 3D viewer », qui permet une visualisation des images avec la
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fonctionnalité 3D, avec les trajectoires de faisceau, les données du plan de traitement, et la distribution de dose sans avoir besoin d’aller chercher ces informations au niveau du TPS. Pour le moment, il n’y a pas encore eu d’installation en France, mais des versions fonctionnent déjà aux EtatsUnis. Identitovigilance Les erreurs d’identification de patients sont parmi les incidents les plus fréquents rencontrés dans les services de radiothérapie externe. En France, elles doivent faire l’objet d’une déclaration auprès de l’Autorité de sureté nucléaire (ASN) qui les classe généralement, si elles ne surviennent qu’une seule fois et ne concerne pas un traitement hypofractionné, en incident de niveau 1 sur l’échelle ASN-SFRO qui en comporte 7. Face à ce constat, les industriels commencent à proposer des outils permettant aux centres de radiothérapie de renforcer encore davantage leur vigilance de ce point de vue. L’ASTRO a été l’occasion de découvrir ou redécouvrir trois produits : Check-in de la société VARIAN La société VARIAN commercialise depuis plusieurs années déjà le système Check-in qui est adossé au système d’information en radiothérapie de la marque, ARIA. Il s’agit simplement d’un système de lecture code-barres. Un code à barre est affecté à un patient et inscrit sur son carton de rendez-vous. Des douchettes sont placées soient dans la salle de contrôle soit dans la salle de traitement et la lecture du code-barres permet de vérifier que le patient présent est bien le patient attendu. D’un point de vue technique, VARIAN recommande l’utilisation de code-barres Metrologic MS9540 Voyager USB et des écrans tactiles 17 ou 21 pouces qui doivent leur être commandés. Identify de la société ELEKTA C’était l’une des principales nouveautés annoncées par cette firme à l’ESTRO en mai 2011 puis présenté à nouveau à l’ASTRO.
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Le but est triple : vérifier que le patient est le bon, qu’il va être traité au bon endroit et avec le bon jeu d’accessoires de contention. L’ensemble est associé au logiciel record and verify MOSAIQ. Techniquement, il s’appuie sur un système de puce RFID et de caméra infra-rouges. Une puce RFID est attribuée au patient, par exemple par l’intermédiaire d’un bracelet. Sa présence dans la salle permet de vérifier qu’il s’agit du bon patient. Le système de caméra infrarouge, quant à lui, permet de monitorer la position de la table de traitement et ainsi s’assurer que le positionnement en cours de mise en place correspond bien à celui prévu pour ce patient. Enfin, des puces RFID peuvent être également apposées sur les systèmes de contentions qui sont alors affectés à ce patient dans le logiciel. L’ensemble de ces paramètres, y compris la photo du patient sont affichés sur un grand écran tactile dans la salle de traitement. Si tous les voyants sont au vert, le traitement peut être délivré. La mise en route du faisceau est alors complètement asservie à ce système d’identification. Cette même interface peut également être proposée sur tablette tactile. Ce produit n’est pour l’instant pas disponible commercialement mais le sera vraisemblablement au cours de l’année 2013. Des développements sont en cours pour utiliser les empreintes digitales et réaliser de la géo-localisation. RF Suite de la société CIVCO Cette importante société américaine est connue dans le domaine de la radiothérapie externe essentiellement pour ces dispositifs de contention. Depuis environ 3 ans, elle commercialise le produit RF Suite. Véritable système de géo-localisation, le système RF Track est conçu pour équiper un service entier de bornes RFID et ainsi savoir où se trouve le patient dans la structure. Dans la salle de traitement, l’interface permet de vérifier d’une part l’identité du patient (préalablement doté d’une puce grâce à un système de carte personnalisée), et d’autre part que tous les
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accessoires de contention ou de traitement prévus sont bien présents dans la salle. Le traitement débute quand tous les éléments sont réunis. Afin de faciliter le workflow général du service, CIVCO propose de multiplier les bornes RFID et de doter également les dossiers patients, les médecins ou les personnels de puce RFID afin de pouvoir les localiser instantanément ! Pour l’instant, ce système ne semble pas être interfacé avec les principaux logiciels Record and Verify du marché. Un système est d’ores et déjà installé au John Moores Cancer Center de San Diego (Californie – États-Unis) et un autre système a été mise en route dans un centre milanais il y a quelques mois. En France, ce système est commercialisé par l’entreprise Eckert&Ziegler- Bebig. En dehors de ces produits, des expérimentations sont en cours, comme au Centre Hospitalier de Chambéry ou encore au Centre Oscar Lambret de Lille, pour mettre en place des dispositifs d’identitogilance par reconnaissance biométrique utilisant des produits en dehors du strict champ de la radiothérapie. Nul doute que dans le cadre des nécessaires mises en place de système d’assurance de la qualité en radiothérapie externe, ce genre d’outils va tendre à se démocratiser.
CONCLUSION Depuis plusieurs années et de plus en plus, l’approche thérapeutique d’une pathologie repose sur une évaluation des différentes techniques possibles que ce soit au niveau des traitements pharmaceutiques – anticancéreux ou hormonaux – que des possibilités en termes de biologie moléculaire, des différentes voies chirurgicales ou des techniques de radiothérapie standards, dédiées ou complexes. L’augmentation du nombre de possibilités de traitement et la rapidité des évolutions techniques impliquent ainsi une réflexion quasi permanente et une remise en cause des pratiques professionnelles. Pour chaque nouvelle technique, il est nécessaire de l’intégrer progressivement dans une démarche thérapeutique ciblée et d’évaluer par des études
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randomisées son efficacité, sa validité et son apport par rapport à des techniques plus classiques. Or cette situation d’évolution permanente et rapide ne permet pas à la communauté médicale de procéder à l’intégration de toutes ces nouvelles techniques aussi rapidement que souhaité et d’évaluer leur bénéfice médical par rapport aux techniques actuelles. Certaines études ont pu valider le bénéfice de celles-ci dans le cadre du traitement de certains types de cancer et pour des localisations précises. Il reste encore un travail important pour établir une cartographie claire de l’intérêt et du bénéfice de toutes ces nouvelles techniques par rapport à toutes les indications médicales existantes. Au niveau du plateau technique de radiothérapie, le choix d’une nouvelle technique thérapeutique repose sur un projet médical et ce après une évaluation des différentes techniques proposées. Ce projet médical doit clairement intégrer la file active de patients concernés ainsi qu’une évaluation du workflow engendré par sa mise en place. Mais ce choix doit aussi prendre en compte l’environnement existant : les moyens mis à disposition, les possibilités humaines, techniques, financières, les collaborations – effectives ou possibles – avec les autres disciplines et la prise en charge global du patient. De plus, en fonction de son impact, ce projet doit s’intégrer dans une stratégie de service, de pôle, et souvent dans une stratégie d’établissement voir interétablissement, régionale et parfois nationale. Les progrès et les consolidations techniques des modalités d’imagerie et de radiothérapie bouleversent aujourd’hui la prise en charge thérapeutique du patient. L’élargissement des possibilités de traitements qu’offre l’évolution technologique, portée par la recherche et par l’industrie modifie l’approche médicale. De fait l’évolution rapide de toutes ces techniques thérapeutiques complexifie sensiblement l’approche du plateau technique de demain et notamment celui de la radiothérapie. En résumé, la création et l’évolution du plateau de radiothérapie doit
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prendre en compte différents éléments de contexte et d’environnement : • la possibilité d’intégration des évolutions techniques de radiothérapie dans un plateau existant que ce soit au niveau technique et en fonction des moyens humains et financiers disponibles ; • la pertinence de la mise en place d’une nouvelle technique en fonction de la stratégie médicale de service, d’établissement, voire de territoire ; • la capacité d’assurer la qualité et la sécurité de traitement avec ces
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nouvelles techniques de part la compétence et le nombre d’acteurs concernés ; • le respect de la demande des patients pour une prise en charge personnalisée, la mieux adaptée, la plus confortable leur permettant une amélioration de leur qualité de vie ; • le respect de modèles économiques fiables permettant de garantir la mise en place et le développement de ces plateaux techniques. Devant l’inflation des dépenses de santé des pays européens, dans un contexte
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économique actuel morose, le challenge est complexe. Avoir une politique de santé publique, capable de prendre en charge une population dont l’espérance de vie ne cesse de croître, devant faire face aux pathologies des pays industrialisés, intégrant les évolutions techniques en particulier en radiothérapie, offrant aux patients les traitements les mieux adaptés, tout en garantissant la maîtrise des coûts, relève d’un exercice difficile mais indispensable si on souhaite maintenir une offre de soins conforme aux attentes de nos concitoyens.
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ASTRO 2011 :
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ÉTAT DE L’ART EN RADIOTHÉRAPIE
O. BALAS1,6*, Y. WIOLAND2, V. MORENO3, G. GASCHARD-WAHART4, S. ROUSSELIN5, D. LEFKOPOULOS, P. GIRAUD
AVEC L’AIMABLE COLLABORATION DE
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Ingénieur biomédical, CHU HEGP, 20 rue Leblanc, 75015 Paris, France
2
Ingénieur biomédical, CHU de Montpellier, 191, avenue du Doyen Gaston Giraud, 34295 Montpellier France, E-mail : [email protected]
3
Ingénieur biomédical, CHU de Bordeaux, 1, rue Jean Burguet, 33075 Bordeaux,France,, E-mail : [email protected]
4
Ingénieur biomédical, Présidente de l’AFIB, CHU de Poitiers, 2 rue de la Milétrie, 86021 Poitiers, France, E-mail : [email protected]
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Ingénieur biomédical, Centre Hospitalier de Niort, 5 rue Notre Dame, 79000 Niort, France, E-mail : [email protected]
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Pôle patrimoine, équipement et développement durable, hôpitaux universitaires Paris-Ouest, CHU HEGP, AP-HP, 20-40, rue Leblanc, 75908 Paris, France., E-mail : [email protected]
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Auteur correspondant. E-mail : [email protected]
Abréviations CBCT CT DRR HD HDR IGRT IRM KV LED MLC MV MVCT OART PDR RCMI TDM TEP TPS UM VGRT VMAT
tomographie conique de basse énergie computer tomography (Scanner) digital radiology reconstruction haute définition curiethérapie à haut débit de dose la radiothérapie guidée par l’image imagerie par Résonnance Magnétique kilovolt diode électroluminescente multileaf collimator: collimateur multilames mégavolt tomographie conique de haute énergie online adaptative radiation therapy curiethérapie à débit pulsée radiothérapie conformationnelle par modulation d’intensité tomodensitomètre tomographe à émission depositon treatment planning system: système de planification de traitement unité moniteur la radiothérapie guidée par le volume volumetric modulated arctherapy
INTRODUCTION : QUALITÉ DE TRAITEMENT, SÉCURITÉ, PLURIDISCIPLINARITÉ DES SOINS Si aujourd’hui le cancer est une des causes principales de décès dans le monde, selon l’Organisation mondiale de la Santé, ce nombre devrait continuer de croître pour atteindre les 11 millions d’ici 2030. Dans le cadre de leur prise en charge médicale, presqu’un quart de ces
patients vont recevoir un traitement par une technique de radiothérapie. Une grande partie de ces patients va pouvoir être considérée guérie à l’issue de leur traitement. Les technologies et techniques de radiothérapie continuent d’évoluer rapidement, de ce fait, les procédures de traitement deviennent plus complexes. Cette situation implique que les différents professionnels de radiothérapie suivent de prêt l’évolution de l’état de l’art et des techniques de cette discipline.
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Le thème choisi par les organisateurs de l’ASTRO 2011 : « Patient-focused, High quality, Pluridisciplinary Care », marque l’affirmation qu’il est indispensable aujourd’hui de travailler avec une approche pluridisciplinaire afin de permettre une prise en charge et un traitement personnalisé, de haute qualité, dans l’optique d’améliorer la santé et la qualité de vie du patient. Ainsi plus de 10 000 professionnels ont pu bénéficier de la présentation de 1400 posters et 350 conférences.
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Au niveau scientifique, une grande part du programme de l’ASTRO 2011 fut orientée sur les évolutions scientifiques et techniques en radiothérapie mais aussi en chirurgie et oncologie médicale confirmant la vision « pluridisciplinaire» de la cancérologie. Le symposium d’ouverture de l’ASTRO fut introduit par une discussion sur les différents modèles possibles de traitement pluridisciplinaires illustrant la complexité mais aussi le bénéfice indéniable d’une personnalisation du traitement. En complément, le programme de cette année intégrait aussi des thèmes relatifs à la qualité et à la sécurité de la radiothérapie, que ce soit sur le plan de la technique proprement dite, des équipements, des procédures de prise en charge du patient mais aussi des responsabilités de chacun des professionnels de la discipline. En effet, toutes ces évolutions qui se complexifient sur le plan des technologies et des techniques de traitement nécessitent aussi un travail de nombreux acteurs aux compétences complémentaires et qui doivent garder un niveau de qualification suffisante permettant de garantir une qualité mais aussi une sécurité maximales au patient. Pour illustrer ce propos, de plus en plus de techniques complexes sont ainsi réalisées en routine (RCMI, radiothérapie en conditions stéréotaxiques, …etc.). Ces techniques s’avèrent plus précises mais potentiellement plus longues si elles sont mono- ou hypofractionnées nécessitant de fait, plus de temps et de ressources sur le moment, que ce soit au niveau des médecins, radiophysiciens, dosimétristes, radiomanipulateurs et de l’encadrement afin de garantir une qualité et une sécurité de traitement. Au niveau technique, deux grandes tendances se confirment : • des équipements spécifiques orientés ou dédiés sur certains traitements particuliers (exemple: stéréotaxie intra- et extracrânienne, RCMI grand champ, etc.) ; • des machines polyvalentes pour des traitements conventionnels mais
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pouvant réaliser à la demande certains traitements particuliers par l’adjonction d’accessoires additionnels. En France… En France, après une période délicate pour les services de radiothérapie, conséquence des différents accidents de ces dernières années et de la difficulté de mise en œuvre des réglementations récentes relatives à la sécurisation des traitements, la situation s’est récemment progressivement améliorée. Le dernier rapport de l’observatoire national de la radiothérapie note une nette amélioration de la mise en œuvre des différents indicateurs avec un taux de réalisation qui atteint 83%. Côté effectif le nombre d’équivalent temps plein (ETP) de radiothérapeutes reste stable entre 2009 et 2010 à 550, dont 305 dans le secteur public et 245 dans le secteur privé. En revanche, le nombre d’ETP radiophysiciens est quant à lui passé de 448 à 491 tandis que celui d’ETP dosimétristes a progressé de 9% (de 253 à 275). Sur l’activité en elle-même, cette dernière n’a que très peu augmenté passant de 119 000 patients en 2007 à 122 300 patients en 2010. En revanche, de par la politique de remboursement des actes qui favorise les nouvelles techniques, une montée en charge progressive est apparue pour la radiothérapie conformationelle avec modulation d’intensité (RCMI) et la radiothérapie guidée par l’image (IGRT). La diffusion, bien qu’encore limitée, de ces techniques offre un meilleur ratio bénéfice/risque avec un ciblage et une couverture améliorés notamment dans les situations complexes où le volume cible a une forme concave tout en tenant compte des incertitudes de positionnement (set-up, mouvements respiratoires…) de la cible tumorale durant le traitement. Ces impacts entraînent une modification de la cartographie des centres de traitement et se traduit (en fonction des différentes problématiques rencontrées) parfois par des arrêts d’activité ou par un accord avec un centre référent ayant dans ce cas un rôle d’assistance et d’appui mais aussi par le regroupement des
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centres permettant l’optimisation des moyens. Tendances générales et stratégies industrielles À tous les niveaux de la chaîne de traitement de radiothérapie, des évolutions techniques sont présentées et retrouvées en observant l’offre industrielle. L’apport thérapeutique de certaines techniques est incontestable (amélioration de la précision, meilleure tolérance avec une diminution de la toxicité). Cependant, leur utilisation est souvent plus complexe. Tous les industriels travaillent et proposent des améliorations importantes (amélioration des interfaces utilisateurs, des temps de calcul, outils de contourage automatisés,.) permettant de rendre plus accessibles, simples et rapides ces techniques. Ainsi, elles peuvent progressivement être intégrées dans une activité de routine. Cette année encore, le monde industriel a dû s’adapter à la crise financière. La chute du marché américain qui représentait environ 50% du marché mondial en 2009, a connu une résonance plus ou moins importante en fonction du niveau d’implication de certaines sociétés sur ce territoire. Mais la tendance au tassement du marché de la radiothérapie dans les pays industrialisés est générale notamment du fait des politiques de maîtrise des dépenses de santé. Le marché est essentiellement dans les pays industrialisés un marché de renouvellement. Cette tension sur le marché a probablement déjà des conséquences indirectes, qui se manifestent par un tassement des innovations technologiques dans les différents domaines du côté de l’offre, et par une plus grande attention portée à l’optimisation et la rationalisation des équipements, du côté de la demande. Toutefois, comme pour d’autres secteurs techniques, les pays en voie de développement et les pays émergeants continuent leur croissance, ce qui se traduit pour certains industriels par un redéploiement de leur offre industrielle vers ces nouveaux marchés permettant ainsi de maintenir, voire d’augmenter leur volume de vente globale.
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Les grands industriels ont continué d’évoluer par croissance interne « organique » en développant de nouvelles entités et par croissance externe en intégrant d’autres sociétés apportant une valeur ajoutée technologique ou un nouveau marché, mais aussi par des partenariats ou des fusions dans leur domaine d’activité traditionnel ce qui se traduit par une concentration du marché. Ainsi, le paysage industriel se modifie : • Varian, leader mondial du secteur des équipements de radiothérapie présente l’accélérateur TrueBeam dernière génération intégrant les dernières évolutions dans un concept technique polyvalent et entièrement numérisé. Varian propose ainsi un catalogue allant du haut de gamme avec l’accélérateur TrueBeam en passant par la gamme classique des CLINAC déclinée en différentes versions. Bien sûr, il complète son offre par le système de curiethérapie et les systèmes de protonthérapie via les systèmes d’information et de communication. Il a également créé un partenariat, depuis quelques années, avec la société BrainLab pour proposer une lignée d’appareils de radiochirurgie en conditions stéréotaxiques: NOVALIS, puis NOVALIS TX et enfin NOVALIS TrueBeam STX, intégrant un accélérateur Varian avec un système d’imagerie stéréotaxique 3D, un plateau de table robotisé et un logiciel de planification dédié à la radiochirurgie iPLAN ; • Elekta conforte sa position de numéro deux et vient compléter son portfolio via l’acquisition en 2011 de la société Nuclétron, qui apporte ainsi sa solution de curiethérapie. Elekta présente maintenant une offre complète de radiothérapie allant de la contention, au TPS en passant par une gamme complète d’accélérateur dénommée Synergy ou Axesse pour la radiochirurgie en conditions stéréotaxiques. Les systèmes de guidage par l’image évoluent également avec l’apparition d’un système échographique (rachat de la société Resonant Médical en 2010). Elekta est également présente dans
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le domaine des R&V avec son logiciel MOSAIQ, grâce à l’acquisition, il y a maintenant plusieurs années de la société IMPAC. Enfin, Elekta se positionne toujours sur le marché de la radiochirurgie intracrânienne avec le Leksell Gammaknife à l’origine de la société ; • Siemens, après avoir présenté sa nouvelle stratégie en radiothérapie, a annoncé brutalement fin novembre l’arrêt du développement et de la commercialisation de ses équipements de radiothérapie tout en garantissant à ses clients équipés des accélérateurs PRIMUS, ONCOR et ARTISTE le maintien pendant encore plusieurs années de l’activité de maintenance. Pour la branche Healthcare, Siemens souhaite concentrer ses efforts sur les équipements permettant de faire de la médecine prédictive (technique de laboratoire), et de l’imagerie médicale. Ainsi, pour la radiothérapie, lors de l’ASTRO 2011, Siemens a largement insisté dans ses présentations sur toutes les modalités d’imagerie permettant de réaliser du repérage et de la simulation (CT, IRM, PET/ CT et particulièrement PET/MR) ; • Varian et Siemens viennent d’annoncer un partenariat stratégique mondial visant à fournir des solutions avancées de diagnostic et de traitement du cancer dans les domaines de la radiothérapie et de la radiochirurgie. L’accord a été signé le 23 avril 2012 et a été annoncé le 25 avril. La collaboration porte sur la commercialisation et la représentation mutuelle des produits pour l’imagerie et pour les traitements en radio-oncologie. Les deux sociétés vont également étudier les possibilités pour le développement conjoint de nouveaux produits pour la radiothérapie et la radiochirurgie guidée par l’image. Parallèlement, d’autres fournisseurs d’équipements plus spécifiques continuent leur implantation en radiothérapie et le développement de leur équipement : • Accuray a procédé en mai 2011 au rachat de la société TomoTherapy
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et est en cours d’intégration de cette dernière. La société souhaite ainsi pouvoir non seulement proposer des équipements spécifiques avec respectivement le Cyberknife et la Tomothérapie mais aussi se positionner comme fournisseur d’un plateau de radiothérapie complet grâce à la complémentarité de ses deux équipements offrant ainsi un panel de techniques pouvant concurrencer les accélérateurs conventionnels ; • BrainLab dont une des activités principales est la navigation chirurgicale, continue sa collaboration avec Varian en équipant désormais, avec son système d’imagerie stéréotaxique Exactrac, le NOVALIS TrueBeam STX, dernier né des accélérateurs de radiochirurgie en conditions stéréotaxiques de Varian. La société commercialise néanmoins de façon indépendante son système Exactrac ainsi que son micro-MLC (collimateur multilames) et ses stations de dosimétrie ; • Vero est une nouvelle société créée par Brainlab pour commercialiser un système original de radiothérapie principalement dédié à la radiothérapie en conditions stéréotaxiques extracrânienne et à la technique de tracking. Le système VERO qui embarque sur un même anneau un accélérateur de 6MV et un système d’imagerie intégré est le fruit de la collaboration entre BrainLab et Mitsubishi. Pour l’instant seulement six centres sont équipés de ce dispositif très lourd et encombrant qui nécessite des conditions d’installation adaptées (quatre Japon, un États-Unis, un Belgique) et cinq autres sont en cours d’installation. De nouveaux acteurs Chinois font leur apparition à l’ASTRO avec la société SHINVA qui présente un accélérateur conventionnel, encore limité en débit de dose mais équipé de collimateurs multilames mais sans aucune imagerie de contrôle intégrée. Comme en 2009, la France était représentée par quelques sociétés et en particulier : • A2J, qui développe et commercialise des lasers de positionnement et
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se place en seconde position sur ce marché très spécifique en élargissant progressivement son secteur de commercialisation ; • Dosisoft qui développe et vend des consoles de dosimétrie essentiellement sur le marché français mais avec une stratégie d’expansion vers l’international ; • Dyn’R, qui développe et commercialise un système de spiromètrie adapté à la radiothérapie asservie à la respiration permettant de déterminer un volume d’apnée de référence que le patient va reproduire à l’aide des lunettes vidéo. Ce volume permet de répéter le positionnement de l’organe à traiter durant toute la durée des soins (de l’examen d’imagerie à la séance de radiothérapie). À noter qu’il vient de développer un partenariat avec Varian pour être intégré en option sur ses accélérateurs et s’interfacer avec les cartes de synchronisation en alternative au RPM. L’une des grandes nouveautés est le développement de la Protonthérapie avec notamment l’apparition du Proteus One, petit cyclotron cryogénique « compact » de la société IBA. L’ASTRO 2011 a également été l’occasion de découvrir les nouveaux dispositifs de curiethérapie peropératoire appliquée au cancer du sein. L’évolution technologique entraîne également une modification d’attitude des industriels qui doivent compléter leurs prestations de vente par un accompagnement plus important auprès du client pour lui fournir les atouts de la maîtrise de la technologie installée.
PRÉTRAITEMENTS Acquisition image et simulation La tendance est à la multi modalité, et le scanner seul ne suffit plus. Les scanners dédiés PHILIPS continue de distribuer le CT BIG BORE qui dispose d’un tunnel de 85 cm, et de 16 coupes. Les nouveautés, et améliorations depuis 2009 sont :
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• le « O-MAR » « MetalArtifactReduction for Orthopedic implants » permettant de réduire les artéfacts lies aux objets métalliques ; • le « Full simulation on scanner console » ce qui signifie que le système de simulation est intégré à la console du scanner ; • le « Trueimage 4D » qui est une solution de gating respiratoire synchronisé ; • la rapidité de reconstruction des images en 4D en moins de quatre minutes. GE a abandonné la vente de la gamme Lightspeed RT, et lance deux nouveaux produits qui correspondent à des gammes différentes à savoir : • OPTIMA CT 580RT, moyenne gamme ; • DISCOVERY CT 590RT, haut de gamme. Ces deux scanners sont dotés d’un tunnel de 80 cm et de 16 coupes. Deux tables sont disponibles au choix sur ces deux scanners, l’une de 1700 mm pouvant supporter un poids maxi de 205 kg, et l’autre de 1600 mm pouvant supporter 295 kg maxi. Ces tables répondent à la norme TG66 (déflexion maxi de 1 à 2 mm). GE propose désormais un serveur d’application « MD CONNECT » dont le système d’exploitation est LINUX, et avec les fonctionnalités suivantes : • l’Advantage Sim MD est un logiciel de simulation virtuelle pour une vérification plus précise avant le traitement ; • l’Advantage 4D est une solution de synchronisation respiratoire ; • l’Automatic image fusion représente la possibilité d’enregistrer automatiquement les données des autres modalités CT, MR, TEP. Par ailleurs, depuis 18 mois, GE a intégré la fonction ASIR (réduction de 40% de la dose sans effet sur la qualité image) en radiothérapie, intéressante pour la 4D. Ce système est compatible IHE-RO ce qui permet d’avoir des transferts de données de dosimétrie et des images communicantes si les systèmes sont différents entre l’acquisition, le post traitement et le traitement.
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SIEMENS propose le SOMATOM définition AS OPEN avec un tunnel de 80 cm, et 20 coupes. Le SENSATION OPEN a disparu de la gamme. Tout comme en 2009, la société TOSHIBA n’était pas présente à l’ASTRO 2011. Les TEP/TDM PHILIPS propose l’INGENUITY TF PET/CT équipé de cristaux LYSO avec une série de nouveautés dont Le logiciel « Astonish TF Time of Flight » permettant une réduction de dose injectée au patient très importante. • le « 4D TOF » permettant une amélioration du gain de contraste jusqu’à 50 fois, et donc une meilleure délimitation du volume cible ; • le « work flow efficiency » jusqu’à quatre fois plus rapide pour la reconstruction ce qui permet une amélioration du workflow et de la productivité. GE propose le DISCOVERY PET/CT 600 avec Cristal BGO, et le DISCOVERY PET/CT 690 avec Cristal LYSO. SIEMENS propose le BIOGRAPH mCT équipé du scanner DEFINITION AS. La nouveauté se trouve dans un nouvel algorithme de gating respiratoire en mode synchronisé « HD CHEST » qui grâce à sa capacité de détection de la phase avec le plus de signal et le moins de mouvement, permet de diminuer de moitié la durée totale de l’examen, reconstruction comprise, en gagnant sur la durée d’acquisition et de reconstruction. Les TEP/MR SIEMENS propose un TEP/MR, le « BIOGRAPH mMR ». Les détecteurs du TEP sont intégrés dans l’aimant IRM de trois Teslas. On récupère les données du TEP en simultané avec l’imagerie MR. La combinaison des deux permet d’avoir une image complète en peu de temps. PHILIPS propose sa solution « Ingenuity TF PET/MR » basé sur deux systèmes espacés de trois mètres avec une plaque rotative au sol permettant le pivotement du lit à 180 degrés pour pouvoir présenter le patient de la même façon dans chaque appareil du PET vers l’IRM 3T Achieva.
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Logiciels de planification dosimétrique ou TPS (Treatment Planning Systems) Ces logiciels de calcul permettent aux physiciens et aux dosimétristes, après le contourage des cibles et des organes à risque par les médecins, d’effectuer la planification dosimétrique c’est-à-dire les calculs de dose et de faisceaux permettant d’irradier au mieux la tumeur tout en épargnant au maximum les tissus sains et critiques. Pour cela et suivant les constructeurs, différents algorithmes de calcul sont disponibles qui présentent chacun des spécificités et des performances différentes notamment vis-à-vis de la prise en compte des hétérogénéités et si l’on souhaite réaliser une RCMI classique ou de type VMAT la modulation d’intensité ou encore de l’arcthérapie volumique modulée. On distingue classiquement les logiciels dédiés à une machine spécifique comme le Cyberknife ou la Tomothérapie (cf.: chapitres qui se rapportent aux machines dédiées) des logiciels permettant la réalisation des traitements sur des accélérateurs conventionnels. À l’ASTRO 2011, quatre groupes étaient présents sur ce dernier type de logiciel à savoir : ELEKTA/NUCLETRON La société ELEKTA dispose désormais d’au moins cinq outils différents de planification. • FOCAL est un outil à usage médical qui permet la réalisation des fusions d’images multi-modalités, le contourage ainsi que la revue de plans ; • Atlas Based Auto segmentation (ABAS) est un outil d’auto segmentation actuellement disponible sur la prostate et la tête et cou. Il a la particularité de disposer de deux algorithmes différents, lancés en parallèle et qui se contrôlent mutuellement pour aboutir au meilleur résultat en termes de contourage automatique. De ce point de vue, ELEKTA présentait un nouvel algorithme, STAPLE, qui utilise plusieurs atlas anatomique pour réaliser cette segmentation ; • XIO 2D/3D, issu du rachat de CMS en 2008, qui dispose de quatre algo-
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rithmes standards et qui permet de réaliser des dosimétries en protonthérapie et en curiethérapie en plus des traitements (conformationnels 3D, RCMI ou rotationnels) sur des accélérateurs conventionnels ; • MONACO qui est dédié au calcul de modulation d’intensité et de RCMI dynamique rotationnel et qui est basé sur l’algorithme Monte-Carlo ; il présente la particularité de considérer chaque organe indépendamment et différemment suivant sa sensibilité radio biologique ce qui en fait un outil très précis ; • ERGO ++ qui est le TPS ELEKTA dédié à la stéréotaxie et à l’usage des collimateurs cylindriques. ELEKTA dispose de plus du logiciel ONCENTRA de la société NUCLETRON. On ne sait pas encore quelle sera la place de ce dernier dans le panel d’outils proposés par ELEKTA. Ces logiciels sont maintenant intégrer à CMS Direct qui assure une meilleure accessibilité aux TPS notamment en décorellant l’application des stations de calculs dont les physiciens avaient l’habitude. Varian VARIAN a fait évoluer son logiciel de dosimétrie ECLIPSE notamment par la mise à disposition des nouveaux algorithmes PRO III et ACUROS XB. Ces algorithmes augmentent la précision des plans ainsi que les temps de calcul pour les techniques innovantes comme l’arcthérapie. L’algorithme ACUROS se positionne en concurrence directe de l’algorithme Monte-Carlo pour ce qui est des répartitions de dose in fine obtenue mais avec des temps de calcul vraisemblablement plus courts. VARIAN a également amélioré ses outils de contourage automatique grâce à l’acquisition de la société IKOE et de son atlas anatomique basé sur des cas d’experts. Le travail en est facilité pour les médecins qui effectuent des contourages de plus en plus nombreux et complexes mais nécessaires à la mise en œuvre des techniques de RCMI à faisceaux fixes et de VMAT. Enfin, ECLIPSE présente un nouvel outil appelé SMART ADAPT qui est un
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outil de fusion déformable ou élastique. Le principe en est la comparaison et la propagation de structures entre le scanner initial et l’imagerie CBCT réalisée en début de séance. DosiSOFT Cette société française propose le logiciel ISOGRAY 4D qui, via une interface conviviale, offre de multiples algorithmes de calcul, notamment la simulation Monte-Carlo, qui étaient en cours de développement en 2009. Pour accompagner l’évolution des traitements vers la radiothérapie adaptative, ISOGRAY intègre de base le module IMAGO 4D avec des outils de gestion d’images multi-modalités et des moyens de contourage particuliers (transformation élastique) permettant de prendre en compte les changements d’anatomie du patient pendant une fraction et tout au long de son traitement. La principale nouveauté de DOSISOFT est son module OAPS pour Optimisation avec présegmentation. Le but de ce module est de substituer au recours à des filtres en coins ou à des compensateurs 3D, une compensation 3D virtuelle et automatique basée sur des séquences de fermetures des collimateurs multilames. Cette innovation fait déjà l’objet d’une étude clinique sur le sein au niveau de l’Institut Gustave Roussy et devrait trouver logiquement des applications en ORL. Enfin, en work in progress en 2009, DOSISOFT commercialise désormais son logiciel EPIGRAY. Il s’agit d’un système de dosimétrie in vivo qui détecte les erreurs sur la dose délivrée en reconstruisant la dose reçue au niveau de points d’intérêts préalablement déterminés grâce aux images portales. La comparaison entre dose reconstruite et dose planifiée déclenche des alertes et assure le suivi de la dose effectivement délivrée au patient. Ce système particulièrement innovant est une solution indépendante de la dosimétrie in vivo car compatible avec toutes les marques d’accélérateurs, leurs systèmes d’imagerie portale, les TPS et les « Record and Verify ».
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PHILIPS La société PHILIPS était également présente dans ce domaine. Outre ces appareils d’imagerie, elle maintient son offre de logiciel de dosimétrie avec le TPS PINNACLE dont la version 9.2. était présentée à l’ASTRO. PINNACLE reste un système ouvert par rapport aux systèmes « record and verify » et aux différentes marques d’accélérateurs avec notamment le module SMART ARC, présentée à l’ASTRO en version 2.0., qui permet des calculs pour Rapid’Arc (VARIAN) et VMAT (ELEKTA). PHILIPS propose également au catalogue un TPS Professional adapté aux centres de taille modeste. Ainsi, dans le domaine des logiciels de dosimétrie, les tendances qui se dégagent sont les suivantes : • plus de mobilité: l’ère des stations de calcul dédiées semble révolue. Désormais, les processeurs seront mutualisés et leur puissance réparties suivant les besoins de calcul simultanés ; • plus d’intégration: notamment pour les sociétés qui présentent à leur catalogue à la fois des réseaux Record and Verify, des logiciels de dosimétrie et des machines de traitement. Les bases de données sont alors communes, comme pour la société VARIAN, et le workflow unique comme c’est le cas avec Mosaiq RTP d’ELEKTA ; • plus d’adaptation du traitement: les vitesses de calcul augmentant et les dispositifs intégrées aux appareils de traitement étant plus performant, il n’est désormais pas complètement exclut de refaire une dosimétrie à l’arrivée du patient dans le service de radiothérapie. On a ainsi vu à l’ASTRO des développements assez importants sur la radiothérapie adaptative ou Online adaptative radiation therapy (OART). Le constat initial repose sur le fait que le repositionnement en début de séance ne suffit pas à compenser toutes les déformations interfraction. Si cela est un outil satisfaisant pour les translations, cela le serait un peu moins pour les déformations ou les rotations ce qui peut arriver
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notamment sur la prostate. Selon Allen LI, PhD (Medical College of Wisconsin, Milwaukee, États-Unis), les temps annoncés pour un calcul complet seraient compris entre huit à 12 minutes sous réserve d’un bon imageur, d’outils de segmentation automatique et surtout de calculateurs très rapides. Ainsi, dans ce centre, 25 à 30% des cas de prostate seraient replanifiés le jour de la séance. En France, on a encore du mal à imaginer une transposition généralisée de ces pratiques tant elles requièrent nécessairement une disponibilité importante des machines, des physiciens et des radiothérapeutes dont la majorité des centres français ne semblent pas disposer aujourd’hui !
TECHNIQUE DE TRAITEMENT ET ÉQUIPEMENTS ASSOCIÉS Grâce à l’évolution des TPS, les techniques d’irradiation externes ont bénéficié d’évolutions technologiques majeures. Utilisées encore à titre expérimental il y a quelques années, les techniques telles que la radiothérapie conformationelle tridimensionnelle, la radiothérapie conformationelle avec modulation d’intensité (RCMI) ou plus récemment la radiothérapie rotationnelle (VMAT) ont désormais leur place en routine clinique. Les nouveaux challenges, qui vont permettre aux patients de bénéficier dans leurs traitements de radiothérapie de toujours plus de précision, toujours plus de sécurité, toujours plus de qualité tout en limitant considérablement la durée du traitement s’appellent désormais « gestion des mouvements », « tracking de la tumeur », « radiothérapie adaptative » et « très haut débit de dose ». Les traitements par accélérateurs conventionnels Les standards équipant désormais les accélérateurs Réservés aux machines haut de gamme il y a encore quelques années, les accessoires ci-dessous, permettant la mise en œuvre des techniques de radiothéra-
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pie complexes, équipent désormais en standard la plupart des accélérateurs vendus sur les marchés des pays développés. Les collimateurs multilames (MLC): ces matériels existent depuis plusieurs années. Ils ont permis la réalisation de champs d’irradiation avec des formes complexes beaucoup mieux adaptés aux contours des volumes cibles. L’évolution de la capacité informatique des stations de travail qui les pilotent et les contrôlent, l’évolution des systèmes de planification, la maîtrise et la fiabilisation de la technologie ont permis ces dernières années d’accroître considérablement le nombre de lames, tout en diminuant leurs épaisseurs. On passe ainsi de contours discrets en « marches d’escaliers » à des contours quasiment linéaires. Les plus anciens MLC disposant d’environ 50 lames (25 paires) ont quasiment disparu du marché, le standard est désormais de 80, 120 et 160 lames. Parallèlement à l’augmentation du nombre de lames, les épaisseurs projetées à l’isocentre de ces dernières ont diminué (10 mm sur grand champ pour un 80 lames ; 5 mm sur grand champ en partie centrale sur un 120 lames ; 2,5 mm sur champ restreint, en partie centrale, sur un 120 lames « Haute Définition »). Les dernières évolutions technologiques permettent également aux MLC de dernière génération de faire de l’inter digitation (entrecroisement des lames) autorisant ainsi la réalisation par des accélérateurs conventionnels des techniques de type radiothérapie rotationnelle. De même, les opérations de calibration, longues, fastidieuses et consommatrices de temps machine, sont désormais automatisées et systématiquement intégrées au démarrage de la machine. Enfin, il existe sur le marché des microMLC. Ce sont en général des matériels additionnels dédiés à la radiochirurgie intracrânienne en conditions stéréotaxiques qu’on vient installer sur un accélérateur. Ils permettent le traitement de tumeurs de très petite taille, leur champ est réduit (de l’ordre de 10 × 10 cm ou 15 × 15 cm
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au maximum), ainsi que la largeur de leurs lames (2,5 à 3 mm). Les systèmes d’imagerie embarqués: la précision des techniques d’irradiations récemment développées oblige à définir le plus précisément possible les contours des volumes d’intérêt, à contrôler en permanence durant le traitement le devenir de ces volumes et à les comparer à l’imagerie initiale de référence. De même, la position du volume cible par rapport à l’isocentre est primordiale. Cette position doit être contrôlée en permanence et peut impliquer le repositionnement du patient pendant le traitement. Les systèmes d’imagerie embarqués permettent la réalisation de ces contrôles. Sur les accélérateurs conventionnels, hors radiochirurgie, il existe deux types d’imageurs embarqués: L’imagerie portale à haute énergie (MV) D’un point de vue technique, l’image portale est produite par le faisceau de traitement méga voltage (MV). L’imageur est constitué d’une matrice silicium 512 × 512 ou 1024 × 1024 amovible. Il s’agit d’une image planaire. L’image portale obtenue peut être comparée à l’image reconstruite numériquement à partir des images des coupes scanner (DRR) en 2D. Les structures à haut contraste, repérables sur l’image haute énergie, le sont aussi sur l’image radiologique. Il est alors possible en réalisant deux images portales orthogonales de quantifier l’écart entre la position attendue du patient (DRR issu du scanner) et la position réelle juste avant chaque séance. Le faible contraste produit par les tissus mous et des projections parfois vagues des structures osseuses constituent les inconvénients majeurs de cette technique. L’imagerie portale au silicium permet également de faire de la dosimétrie in vivo, c’est-à-dire de mesurer la dose délivrée au patient pour chacun des faisceaux d’irradiation. Il existe aujourd’hui sur le marché différents logiciels permettant de transcrire l’image obtenue en matrice de dose générée sous le faisceau. L’imagerie portale au silicium est également utilisée pour les contrôles de
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qualité mécanique et dosimétrique des appareils de traitement, remplaçant ainsi avantageusement les films et supprimant ainsi les appareils de développement chimique. Grâce à la rotation de la matrice silicium autour du patient, en utilisant un faisceau de photons méga voltage à très faible débit de dose synchronisé sur le détecteur, on utilise désormais régulièrement l’imagerie portale planaire pour réaliser une imagerie en coupe, puis la reconstruction 3D d’un volume. Cette technique nommée MV Cône Beam CT (MV CBCT) permet la superposition de l’image prise en cours de traitement avec l’image scanner 3D effectuée pour la planification. Cette technique permet, dans les limites de qualité de l’imagerie portale MV, de réaliser des corrections de positionnement sur des accélérateurs ne disposant pas de système d’imagerie KV embarquée. L’imagerie basse énergie (kV) Un tube radiogène et un capteur plan sont installés perpendiculairement à l’axe du faisceau d’irradiation sur deux bras simultanément escamotables. Ce système permet : • d’une part de réaliser simultanément deux clichés perpendiculaires (un cliché réalisé avec l’imagerie KV, l’autre avec l’imageur portal) et de quantifier l’écart entre la position attendue (DRR issu du scanner) et la position réelle juste avant chaque séance ; • d’autre part de faire l’acquisition et la reconstruction volumétrique de données d’environ 20 cm de long en une rotation du support mobile (Option Cône Beam). Une fois le patient installé avec son système de contention sur la table de traitement, une acquisition de son positionnement est réalisée. On obtient alors une série de coupes scanner d’épaisseur configurable Elles seront comparées aux images de références obtenues à partir du scanner et permettent ainsi de quantifier les écarts dans les trois dimensions de l’espace. C’est ce type d’imagerie qui a permis de mettre en œuvre l’IGRT ou Radiothérapie guidée par l’image (cf:
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INFRA). Les doses délivrées par les différents dispositifs KV sont globalement 10 fois inférieures à celles délivrées par les systèmes MV. L’imagerie échographique L’une des principales nouveautés présentée à l’ASTRO 2011 est l’introduction de l’imagerie échographique dans l’univers de la radiothérapie, en la couplant à un système de caméra infrarouge dans le but de suivre en temps réel et sans irradiation supplémentaire la position des tissus mous en cours d’irradiation (cf chap suivant ELEKTA). Les systèmes de gating respiratoire Les mouvements respiratoires et cardiaques du patient entraînent des déplacements importants du volume tumoral cible dans les trois directions de l’espace créant ainsi une incertitude dans la délivrance de la dose pouvant être conséquente. La technique du gating respiratoire permet de déclencher l’irradiation à un instant précis et toujours identique au cycle respiratoire. Cette technique est utilisée aussi bien en simulation lors de la prise des clichés scanographiques que lors des séances de traitement. Il existe essentiellement deux approches permettant le contrôle de la respiration du patient: la première dite « active » au cours de laquelle la respiration du patient est bloquée, soit volontairement par luimême, soit par occlusion d’une valve, la seconde dite « passive », au cours de laquelle le rythme respiratoire est suivi en temps réel. L’acquisition scanner ou l’irradiation par l’accélérateur sont toujours déclenchées au même instant déterminé sur la courbe. Les différents constructeurs proposent différents types de solutions pour détecter le cycle respiratoire: spiromètre, ceinture de détection, caméra CCD, caméra IR,… Les plateaux de table de traitement robotisés Le contrôle de position permanent du volume cible réalisé par les systèmes d’imagerie embarqués conduit inévitablement au développement de plateaux
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de table de traitement robotisés capables d’être asservis à l’imagerie. S’ils sont aujourd’hui principalement utilisés sur les installations de radiochirurgie, il est hautement probable que dans un avenir proche, ses systèmes équipent également les accélérateurs standards de haut de gamme. Ces plateaux de table robotisés à six degrés de liberté (trois degrés d’angle et trois translations) sont généralement combinés à un système d’imagerie stéréoscopique composé de deux tubes radiogènes et de deux capteurs plans, et à un système de repérage du patient par caméra infrarouge. À partir de la comparaison entre les images stéréoscopiques prises avant et en cours de traitement et les images DRR, un logiciel expert calcule avec une précision submillimétrique toute variation de la position actuelle du patient par rapport à celle planifiée. Ces écarts sont compensés par les mouvements automatiques de la table. Le système de caméras infrarouges permet ensuite de vérifier en temps réel la position du patient tout au long de la procédure. Cette position est automatiquement corrigée par le système robotisé pour garantir une précision millimétrique. L’utilisateur est averti lorsque le déplacement du patient dépasse les seuils autorisés. Ce système peut être monté sur tous les accélérateurs. Le plateau de table à six degrés de liberté peut être monté sur la plupart des tables de traitement disponibles sur le marché, néanmoins l’automatisme n’est pas disponible sur toutes les tables, les corrections des valeurs de décalages s’effectuent alors manuellement. Les techniques d’irradiation La radiothérapie conformationnelle 3D Cette technique qui est devenue maintenant un standard consiste en une irradiation transcutanée dans laquelle les faisceaux d’irradiations sont conformés au volume tumoral reconstruit en trois dimensions en exploitant les données du scanner. Grâce en particulier au collimateur multilames, on délivre la dose souhaitée dans un volume plus ou
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moins complexe défini avec précision, tout en épargnant les tissus sains et les organes à risque voisins. Maîtrisant ainsi mieux l’irradiation, on peut augmenter les doses sur le volume cible, accroître l’efficacité du traitement et le taux de guérison. La radiothérapie conformationnelle avec modalisation d’intensité (RCMI, IMRT en anglais) La RCMI est une radiothérapie conformationnelle 3D dans laquelle on module la fluence (quantité de photons par unité de surface) des faisceaux en cours de séance. Cette technique nécessite de travailler avec un collimateur multilames piloté par une station de travail et un logiciel de planification adapté à cette technique. La planification inverse consiste d’abord à imposer des objectifs de dose pour le volume cible ainsi que des contraintes de limitation de dose pour les organes à risque, puis ensuite à définir et optimiser la balistique. Plusieurs portions de la cible peuvent ainsi être exposées de façon différente. On obtient une variation de l’intensité du rayonnement sur la cible. Suivant les machines et les TPS, deux modes d’irradiation sont disponibles : • la RCMI statique (ou « Step and Shoot »): les lames du collimateur multilames sont statiques pendant l’irradiation et se déplacent entre deux irradiations ; • la RCMI dynamique: la modulation d’intensité est obtenue par le déplacement continu des lames durant l’irradiation. Cette technique d’irradiation permet le traitement de volumes cibles complexes, notamment concaves, enveloppant parfois des organes à risque. Elle protège mieux les tissus sains en ne les exposant qu’à des doses d’irradiation minimes. Elle permet également de faire varier l’intensité de l’irradiation et la distribution de la dose au sein même de la tumeur (technique du boost intégré). La radiothérapie guidée par l’image (IGRT) La précision d’irradiation apportée par les techniques de radiothérapie confor-
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mationnelle 3D et de RCMI exige une localisation et une définition des volumes cibles les plus exactes possibles. Pour répondre à ce besoin, de nouvelles technologies d’imagerie, regroupées sous l’appellation IGRT, se sont développées aux différents stades du traitement du patient : • d’une part en amont de l’irradiation lors de la préparation du traitement et de la détermination du volume cible. Il s’agit essentiellement de l’imagerie scanner pour la réalisation de la simulation virtuelle ; • d’autre part, pendant le traitement. Il s’agit des techniques d’imagerie embarquées sur l’accélérateur pour contrôler l’évolution et la localisation du volume cible et repositionner le patient (imagerie portale MV et kV, imagerie stéréotaxique, échographie,…) La radiothérapie guidée par les volumes (VGRT) L’imagerie planaire du début ayant évolué vers une imagerie en coupes permettant la reconstruction de volumes et une estimation des données anatomiques du patient plus précise, la technologie a très vite évolué vers une imagerie volumique, on parle aujourd’hui en clinique courante de « MV Cône Beam » ou de « KV cône beam ». On est ainsi passé de la notion d’IGRT à celle de VGRT. La radiothérapie rotationnelle Inventée dans les années 1990 par une équipe de recherche de l’université du Wisconsin à l’origine de la création en 1998 de la société TomoTherapy (Cf chapitre « la société Accuray/ TomoTherapy » ci-après), la technique de tomothérapie ou radiothérapie rotationnelle a été reprise par les constructeurs d’accélérateurs conventionnels qui ont mis à profit la capacité de leur machine à réaliser les techniques de RCMI et d’IGRT pour développer des technologies équivalentes susceptibles de concurrencer la tomothérapie. Deux produits commerciaux différents existent sur le marché actuellement : RAPID’ARC chez VARIAN et VMAT chez ELEKTA permettant de réaliser
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des traitements en radiothérapie rotationnelle mais avec les limitations de champs des collimateurs multilames actuels. Cette technique permet une réduction considérable du temps de traitement (réalisation annoncée en deux minutes) ainsi qu’une réduction des UM comparée aux techniques de RCMI conventionnelles, notamment en mode dynamique et à la tomothérapie. Cela amène plus de confort pour le patient, une réduction du mouvement intrafraction et une capacité de traitement accrue pour les machines. VARIAN Rapid Arc Rapid’Arc représente une nouvelle technologie avancée d’intensité modulée qui permet de délivrer une irradiation par modulation d’intensité, en une ou plusieurs rotations de l’accélérateur de particules pendant un temps de traitement beaucoup plus court que celui nécessaire à la mise en œuvre d’une technique de RCMI standard (figure 1). La technologie RapidArc permet d’optimiser le contrôle et d’adapter la dose plus précisément en fonction de la taille, de la forme et de l’emplacement de la tumeur. En une seule rotation du bras de 360°, RapidArc permet de délivrer une radiothérapie conformationnelle par modulation d’intensité précise et complexe. Cette évolution notable résulte de la combinaison de deux paramètres. Le premier est la disponibilité d’un nouvel algorithme de dosimétrie inverse appelé PRO, qui donne une solution adaptée de distribution de dose sur des cas très complexes. Le second réside dans les capacités des accélérateurs VARIAN à offrir pendant l’irradiation une vitesse de rotation du bras variable, un mouvement permanent et à vitesse variable des lames du collimateur ainsi qu’une variation continue du débit de dose. L’utilisation de plusieurs arcs, de portions d’arcs ou de positions de table non co-planaires est possible, adaptant les solutions proposées par le système à la forme et à la topographie du volume à irradier. Cependant, dans plus de 80%
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des localisations, un seul arc suffit, permettant de délivrer la dose en moins de deux minutes. Un traitement plus rapide augmente également la précision. En réduisant le temps, on diminue les incertitudes sur la couverture du volume à traiter et on améliore potentiellement la protection des organes à risques. Les premiers résultats cliniques sont encore très parcellaires et le suivi est toujours très court. Les premiers résultats semblent indiquer qu’il est possible d’obtenir avec RapidArc des distributions de doses au moins équivalentes à celles obtenues en RCMI, pour des irradiations de prostates, de tête et cou, de pelvis ou de crânes. Par ailleurs, le nombre d’unités moniteur étant sensiblement réduits, les doses délivrées aux organes distants sont inférieures, diminuant de ce fait, le risque potentiel de second cancer. Cependant les volumes de tissu sain qui reçoivent de faibles doses (dose intégrale) semblent augmentés. La diminution du temps de traitement est elle aussi notable. À ce jour, la société VARIAN a vendu sa technologie RapidArc à près de 1100 exemplaires dans le monde. En France, 52 sites de radiothérapie en sont équipés. ELEKTA VMAT ELEKTA propose sur ses accélérateurs conventionnels équipés des technologies d’imagerie basse et haute énergie, la technique Volumetric Modulated ArcTherapy (VMAT) (figure 2). Equivalente à la précédente, cette technique permet de contrôler simultanément la position du statif de l’accélérateur, sa vitesse de rotation, ainsi que la position des lames du collimateur et le débit de dose. Elle est capable de délivrer au patient une dose d’irradiation en une rotation partielle, unique ou multiple. L’imagerie volumétrique 3D embarquée permettant un contrôle précis de la position du patient et une bonne maîtrise de l’ensemble des paramètres de l’irradiation autorisent, grâce à l’utilisation des nouveaux TPS ERGO++ ou Monaco Vmat, la délivrance d’une dose optimisée à la tumeur tout en garan-
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Figure 1. Rapid ARC.
Figure 2. VMAT.
tissant la préservation des tissus sains avoisinants. Le tracking Cette technique consiste à faire coïncider, en continu durant le traitement et en temps réel, la tumeur avec le faisceau d’irradiation. La position du faisceau d’irradiation est ainsi asservie au mouvement de la tumeur alors que le patient respire sans contrainte. Un système d’imagerie à rayons X de type stéréotaxique permet de repérer la tumeur dans laquelle sont préalablement implantés des marqueurs radioopaques. La position du faisceau pourrait être corrigée automatiquement en agissant sur la position du bras de l’accélérateur, sur le mouvement des lames du collimateur ou sur la position de la table de traitement qui peut être équipée d’un plateau à 6 degrés de liberté. Un système par imagerie échographique (vu à l’ASTRO 2011 sur le stand
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ELEKTA), qui permet la visualisation des tissus mous, s’affranchit de la pose de marqueurs radio-opaques dans la tumeur et évite une dose supplémentaire de rayons X au patient est en cours de développement (cf paragraphe sur les techniques d’imagerie embarquées et paragraphe concernant la société ELEKTA). Le système de tracking le plus avancé aujourd’hui et qui fonctionne en clinique courante est celui du « Cyberknife » de la société ACCURAY. À l’imagerie fluoroscopique stéréotaxique qui peut dans certains cas se passer de l’implantation de marqueurs internes, s’ajoute un système de repérage de marqueurs externe par caméra infrarouge. Un autre équipement: le système VERO permet depuis peu la réalisation de cette technique ambitieuse. Sur l’accélérateur TrueBeam de VARIAN des développements en cours ont pour but la réalisation de la technique de Tracking. Le marché des accélérateurs conventionnels en 2011 La société SIEMENS ayant arrêté la commercialisation de ces machines, deux sociétés principales se partagent le marché occidental des accélérateurs conventionnels: VARIAN et ELEKTA. La société chinoise SHINVA était également présente à l’ASTRO 2011.
Figure 3. Accélérateur VARIAN.
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La société VARIAN Société américaine créée en 1949 et spécialisée dans le développement et la production d’accélérateurs de particules et de tubes radiogènes, la société VARIAN s’affiche, comme leader mondial du développement et de la production d’accélérateurs de particules à usage médical (figure 3). Avec l’introduction en 2010 d’une nouvelle gamme d’accélérateurs totalement intégrés et digitalisés, nommée TrueBeam, VARIAN propose désormais trois gammes d’accélérateurs La gamme des accélérateurs BasseEnergie UNIQUE: Cette gamme se compose d’une machine mono-énergie de 6 MV avec un débit de dose réglable de 100 à 400 UM/min ou de 100 à 600 UM/min, de faible encombrement. L’accélérateur UNIQUE se décline en deux versions : • une version « UNIQUE Power Edition », équipée en standard d’un collimateur multilames de 80 lames d’épaisseur 1 cm à l’isocentre, d’un système d’imagerie portale de type As500-II de résolution 512 × 384 pixels. Cette machine est conçue en standard pour la réalisation des traitements en radiothérapie conventionnelle, mais ne permet pas les techniques modernes d’irradiation telles que la RCMI, la radiothérapie rotationnelle (RapidArc chez VARIAN) ainsi que le repositionnement du patient par imagerie MV ; • une version « UNIQUE Performance Edition ». D’un niveau de gamme plus élevé que la précédente, elle intègre un collimateur 120 lames d’épaisseur 0,5 cm à l’isocentre, un système d’imagerie portale aS1000 de résolution 1024 × 768 pixels. Cette machine permet la réalisation des traitements de radiothérapie standard, mais également la RCMI, l’IGRT ainsi que la radiothérapie rotationnelle RapidArc. La gamme des accélérateurs CLINAC bi-énergies : Malgré l’introduction de sa nouvelle gamme TrueBeam, VARIAN poursuit
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la commercialisation de la gamme des accélérateurs CLINAC se composant des principales machines suivantes : • les CLINAC 2100 C–2100 C/D– 2300 C/D: appareils standards avec deux énergies photons et un débit de dose maximum de 600 UM/ min ; • les CLINAC 21 Ex et 23Ex : de gamme supérieure à la famille précédente, ils sont packagés pour l’IMRT. ils peuvent en particulier recevoir collimateur multilames, imageur portal, gating respiratoire, système d’imagerie kV embarqué OBI ; • le CLINAC iX : il s’agit d’une plateforme capable de recevoir toutes les nouvelles modalités techniques dont celles déjà citées précédemment mais également l’imagerie kV 3D Cône Beam CT, et bien d’autres possibilités ; • le TRILOGY : il s’agit d’un matériel similaire au CLINAC iX qui bénéficie en plus d’une précision de l’isocentre de 0.5 mm et d’un débit de dose de 1000 UM/min en 6 MV lui permettant la réalisation d’applications stéréotaxiques. La nouvelle gamme TrueBeam Cette nouvelle plateforme est une machine entièrement pensée et désignée pour intégrer totalement les technologies nécessaires à la réalisation des traitements complexes en radiothérapie externe tels que IGRT (Image Guided RadioTherapy), SBRT (Stéréotactic Body RadioTherapy), SRS (Stéréotactic RadioSurgery), radiothérapie rotationnelle (RapidArc) et maintenant la technique de tracking (figure 4). Entièrement numérisé, bénéficiant d’une intelligence lui permettant de réagir aux éventuels écarts de plus de 100 000 paramètres monitorés en continu, l’accélérateur TrueBeam est doté d’innovations technologiques optimisant en particulier la prise d’images basse énergie avant, pendant ou après l’administration du traitement et permettant la synchronisation du traitement à l’image, le repositionnement du patient et une gestion précise des mouvements de la tumeur.
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Des traitements plus rapides Un nouveau système de production du faisceau, radicalement différent, permet de délivrer au patient des doses beaucoup plus élevées. Ainsi, l’accélérateur TrueBeam offre quatre énergies photons (6/8/10/15 MV), huit énergies électrons (6/9/12/15/16/18/20/22 MeV). Deux énergies photons haute intensité FFF (Flattering Filter Free) permettent d’obtenir des débits de dose très élevés allant jusqu’à 1400 UM/min pour le 6 MV et 2400 UM/min pour le 10 MV, sur un champ maximum de 40 × 40 cm. On estime que le temps de traitement, avec ce niveau de débit de dose pourrait être jusqu’à six fois plus court. La validité des règles radiobiologiques classiques restent à valider à ces débits élevés. Le système d’imagerie basse énergie embarqué a également été repensé pour diminuer le temps de réalisation des images et réduire les doses nécessaires. Chaque processus a été revu pour réduire le nombre d’étapes, que ce soit pour la prise d’image, le repositionnement ou le traitement du patient, permettant la fluidification du workflow de prise en charge du patient. Des traitements plus précis Outre la rapidité du traitement qui limite l’effet du mouvement des organes et permet une augmentation de précision, l’accélérateur TrueBeam est également doté d’une précision mécanique inframillimétrique. La gamme TrueBeam se décline en deux appareils : • TrueBeam ; • TrueBeam Stx qui permet en plus la réalisation de la radiothérapie en conditions stéréotaxiques intraou extracrânienne (SRS/SBRT) en embarquant un collimateur multilames HD 120 (120 lames pour un champ maximal de 40 × 22 cm et une projection des lames centrales à l’isocentre de 2,5 mm), ainsi que le package Stéréotaxique EXACTRAC de BRAINLAB (cf le chapitre sur la radiochirurgie). La société ELEKTA Créée en 1950 autour de la neurochirurgie et le Leksell Gamma knife, cette
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société a racheté la branche « accélérateurs » de la société PHILIPS. Depuis 2003, ELEKTA poursuit activement sa croissance externe en multipliant les rachats de sociétés dans le domaine de la radiothérapie. Parmi elles, on peut citer, en 2005, le rachat de MEDICAL INTELLIGENCE (divers systèmes de contention et accessoires) et de IMPAC (ancêtre du record and Verify MOSAIQ) puis en 2008, CMS (TPS) et enfin, quelques jours avant le congrès de l’ASTRO 2011, la société NUCLETRON avec notamment son logiciel de dosimétrie (ONCENTRA) et ses équipements de curiethérapie (figure 5). Cette croissance externe a permis à ELEKTA de devenir un acteur majeur du monde de la radiothérapie. Comptant près de 2800 employés au travers le monde, cette dernière cherche à proposer au patient des solutions d’oncologie complètes et intégrées, entre multifonctionnalité et spécialisation. En termes d’accélérateurs conventionnels, ELEKTA décline sa gamme SYNERGY comme suit: La gamme des accélérateurs basse énergie SYNERGY COMPACT Cet accélérateur de 6MV se positionne comme un accélérateur d’entrée de gamme, à coût réduit et bien adapté
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aux centres disposant d’une grande activité et/ou d’un petit bunker. Son débit de dose est de 350 UM/min et sa taille de champ est de 40 × 40 cm. Il peut également être équipé d’un imageur portal et d’un collimateur multilames. La gamme des accélérateurs bi-énergies SYNERGY ELEKTA propose son accélérateur Synergy Platform, mis sur le marché en 2006, appareil standard avec deux énergies photons et un débit de dose maximum de 600 UM/min et en électrons cinq énergies dans la gamme 6 à 20 MV.
Figure 4. TrueBeam.
Figure 5. Accélérateurs ELEKTA.
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Le Synergy est particulièrement adapté pour l’IGRT grâce au système d’imagerie portale iViewGT et la possibilité de travailler en 2D mais aussi grâce au système d’imagerie embarquée basse énergie XVI (X-ray Volume Image) qui permet la reconstruction d’images volumétriques de type «Cone Beam CT». Cet accélérateur se caractérise par l’isocentre le plus bas du marché. Les techniques de radiothérapie rotationnelle sont disponibles sur cet accélérateur: le système VMAT permet en effet de faire varier pendant l’irradiation à la fois la position du statif, la position des lames et le débit de dose. Cette technique sera plus performante quand ELEKTA achèvera la mise au point de son collimateur 160 lames, annoncé à l’ASTRO 2009 puis présenté à nouveau à l’ASTRO 2011 en attendant les premières livraisons européennes prévues à partir du mois d’avril 2012. Ce collimateur, qui viendra en substitution soit du MLCi2 (80 lames de 1 cm pour un champ de 40 × 40 cm) soit du Beam Modulator (80 lames de 4 mm pour un champ de 22 × 40.) se caractérisera par des lames de 5 mm couvrant un champ de 40 × 40 cm, une vitesse de lames de 6,5 mm/s, l’interdigitation des lames et un coefficient de transmission et une pénombre particulièrement faibles. Les derniers développements, qui expliquent le retard de commercialisation, sont essentiellement des développements de software permettant de rapprocher encore davantage l’utilisation du SYNERGY du mode de fonctionnement d’une tomothérapie. Comme toutes les machines de la marque, SYNERGY est donc de conception entièrement numérique ce qui confère à la machine une souplesse d’utilisation et d’évolutivité certaines ainsi qu’une réelle potentialité de télémaintenance. Outre la très haute disponibilité que promeut ELEKTA sur ces accélérateurs conventionnels, ce qui caractérise aujourd’hui l’offre de cette société est bien la multiplicité d’organes complémentaires qui peuvent être additionnés au SYNERGY pour en faire une plateforme adaptée aux besoins réels et spécifiques de chaque centre. Certainement dus aux rachats successifs de sociétés
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du secteur, ELEKTA ne propose donc pas d’offres entièrement packagées sous des noms de gamme différents mais bien un catalogue complet de fonctionnalités additionnelles. On citera notamment : • le système de gating respiratoire ABC pour Active Breathing Coordinator. Après un entraînement préalable du patient pour une meilleure acceptation, il permet de suivre la respiration à l’aide d’un spiromètre puis de la bloquer activement (valve) pour s’affranchir des incertitudes liées aux mouvements respiratoires ; • la table robotisée Hexapod evo qui comporte 6 degrés de liberté qui permet d’accroître la précision du repositionnement en la couplant aux systèmes d’imagerie ; • toujours dans le champ du positionnement du patient et entrant un peu en concurrence avec le gating ABC, on cite également le système SYMMETRY. Couplée à l’imagerie kV XVI, il s’agit d’un logiciel qui permet une acquisition d’images en 4D, la reconstruction en ligne et l’enregistrement 4D automatique pour définir une position moyenne pondérée de la tumeur pour chaque traitement (définition d’une marge de sécurité prenant en compte les différentes positions de la tumeur au cours de la respiration soit un ITV). Concrètement, la séance débute par une acquisition d’imagerie en respiration libre puis une reconstruction d’image en 3D comparé au scanner de simulation 4D. Ensuite la position la plus fréquente est déterminée et le cycle respiratoire modélisé. L’irradiation s’effectue en continu ; • le système Clarity Autoscan qui était l’une des principales nouveautés de la marque présentées à l’ASTRO 2011. Développée en partenariat avec la société Ultrasonics, le système Clarity Autoscan utilise l’image échographique pour conforter le positionnement du patient. Le principe est de placer de manière permanente pendant la séance, une sonde d’échographie sur le patient. La position de celle-ci est ensuite calculée en permanence par le biais d’une caméra
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infrarouge qui équipe parallèlement la salle. L’ensemble permet de suivre en temps réel et, sans irradiation supplémentaire, la position des tissus mous et de recaler la position du patient par rapport au scanner initial pendant la séance. Ce système est encore en développement même s’il est déjà utilisé au centre Léon Bérard de Lyon. Il trouvera un intérêt certain dans les traitements des seins et des prostates et est installable sur les accélérateurs de particules quelles que soient leurs marques. ELEKTA offre ainsi un panel très complet d’outils qui permet de mettre en œuvre toutes les techniques actuelles de radiothérapie. Complété de ses nombreux outils logiciels en termes de Record and Verify et de logiciel de planification de traitement, la société est capable de s’adapter, en toute sécurité, à la fois aux pratiques professionnelles du centre de radiothérapie et à la nature de la lésion à traiter. La société SHINVA Medical La société SHINVA a été crée en 1942 autour de l’instrumentation médicale. Son activité en radiothérapie a débuté en 1969 par la mise sur le marché d’un appareil de cobalthérapie. Elle se poursuit en 1996 par la commercialisation d’un simulateur puis en 2000 par celle d’un accélérateur linéaire de particules (figure 6). L’accélérateur basse énergie XHA600 Il s’agit d’un accélérateur mono-énergie de 6MV. Le débit de dose est de 400UM/min. Le plateau de table est en fibre de carbone. Il dispose de quatre collimateurs qui peuvent bouger de manière indépendante et suivant une course de 10 cm. Cet appareil dispose du marquage CE. L’accélérateur bi-énergies XHA 1400 Cet accélérateur propose deux énergies photons de 6 et 10MV ainsi que cinq énergies électrons de 6 à 14 Mev. La collimation et la table sont identiques au modèle précédent. La société proposerait en outre un système de collimateur multilames interne sur les accélérateurs XHA600D
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sans que l’on ait réussi à déterminer s’il pouvait s’installer sur un accélérateur bi-énergies et sans que l’on ait pu dénombrer avec certitude le nombre de lames. L’ensemble, accompagné d’un TPS FonicsHan, permettrait les traitements avec modulation d’intensité. La société SHINVA médical propose également à son catalogue, des simulateurs, des appareils de cobalthérapie, un système de curiethérapie couplé à un arceau RX, un système d’information en radiothérapie (Record and Verify), un automate de fabrication des caches, des lasers de positionnement, des accessoires de contention et du matériel de contrôle de qualité (cuve à eau). La société ACCURAY/ TOMOTHERAPY La tomothérapie est une technique de radiothérapie qui fait la synthèse entre la radiothérapie conformationnelle, la radiothérapie par modulation d’intensité et la radiothérapie guidée par l’image. Elle associe un accélérateur basse énergie, équipé d’un collimateur multilames capable de délivrer une intensité d’irradiation modulée, avec une barrette de détecteurs placée en face de l’accélérateur. L’ensemble est monté sur un anneau similaire à celui d’un scanner capable d’effectuer une rotation à 360°. Le traitement se déroule en mode hélicoïdal, comme s’il s’agissait d’une acquisition d’images en scanner diagnostic (figure 7). Un des principaux avantages de la tomothérapie est la précision balistique, estimée de 1 à 2 mm. Cette précision est particulièrement importante pour les tumeurs de formes complexes (et notamment concaves) ou situées à proximité d’organes extrêmement radiosensibles, particulièrement difficiles à traiter avec des techniques plus classiques. La précision de l’irradiation entraîne la nécessité de repositionner le patient d’une façon particulièrement précise. L’imagerie tomographique hélicoïdale méga voltage, réalisée à partir du faisceau de l’accélérateur et de la barrette de détecteurs pendant le traitement permet d’une part de repositionner le patient d’une façon strictement identique à celle du plan de traitement de
Figure 6. Accélérateurs SHINVA.
référence et à celle des précédentes séances, et d’autre part de suivre pendant les séances de traitement l’évolution de la tumeur. Cette technique a été inventée dans les années 1990 par une équipe de recherche de l’université du Wisconsin (ÉtatsUnis), puis a donné lieu en 1998 à la création de la société Tomotherapy. Le premier système HI-ART a reçu l’agrément FDA en 2003 pour une première commercialisation la même année. Aujourd’hui, environ 360 systèmes sont installés dans le monde, dont plus de la moitié aux États-Unis, un tiers en Europe et le reste en Asie. En France, il existe actuellement 12 installations dont deux en CHU (Paris et Marseille) et dix en CRLCC. Un nouveau système nommé Tomo HD a reçu l’agrément FDA en 2010 et les premiers systèmes ont été installés en 2011 à travers le monde. Ils sont commercialisés en Europe depuis septembre 2011. Physiquement, ces appareils ressemblent à un scanner de grande taille. Ils se composent : • d’un statif bénéficiant d’un grand tunnel de 85 cm de diamètre, embarquant l’accélérateur basse énergie et
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la barrette de détecteurs dédiés à l’imagerie. L’accélérateur est équipé d’un collimateur multilames (64 lames de largeur 6 mm) de type pneumatique fonctionnant en « tout ou rien » ; • d’une table de traitement motorisée dans les trois directions avec plateau radiotransparent ; • d’un cluster informatique embarquant la base de données, les ordinateurs dédiés au calcul dosimétrique, les applications logicielles cliniques de tomothérapie ; • d’une station de pilotage et de contrôle avec un écran unique commun à toutes les applications ;
Figure 7. Tomotherapy.
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• de deux stations de planification de traitement dédiées tomothérapie ; • d’un système de « Record and Verify » dédié avec gestion du fractionnement intégré ; • d’un package d’outils de contrôle de qualité (fantômes, outils hardware et software). Ces systèmes sont capable de traiter, en hélicoïdal, sans jonction de champs, aussi bien des tumeurs de 6 mm en intracrânien, qu’un volume de 40 cm de large sur une longueur de 155 cm sans changement d’isocentre et en un même plan dosimétrique (multi-cibles). Les systèmes HI-ART et HD sont à ce jour les seuls équipements capables de réaliser de la RCMI guidée par scanner 3D sur un tel volume et dans de telles conditions. Le HI-ART et le nouveau HD peuvent s’installer dans une salle initialement dédiée à un accélérateur de particules basse énergie, et des ex salles Cobalts, dans un volume raisonnable (au minimum une surface de 6 × 5 m avec une hauteur sous plafond minimale de 2.75 m). Le HD bénéficie de toutes les options principales au catalogue ACCURAY ; (Traitement Hélicoïdale, Traitement Direct Jusqu’à 12 angles discrets de façon automatique), Tomo Quality Assurance, record et verify Aria ou Mosaiq, deux licences Tomo Portal et du cluster à 14 lames de calcul au lieu de 7 lames pour le Hi-ART standard. Le HD présente aussi l’avantage d’avoir un local technique inferieure de 20 cm à celui du Hi-ART. L’installation, recette dosimétrique du système de planification de traitement inclus, peut être réalisée en environ 35 jours. Enfin TOMOTHERAPY est le seul constructeur du marché à proposer un service après vente 24 heures sur 24 et sept jours sur sept. Le séquencement d’un traitement de patient semble relativement aisé de mise en œuvre. Après réalisation d’une imagerie sur un scanner de simulation standard, définition de la prescription médicale et des contraintes sur les organes à risques, contourage du volume cible, le système de tomothérapie va créer et enregistrer un plan de traite-
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ment, en déterminant, d’une part le nombre de fractions nécessaires (déterminé par le médecin) et d’autre part un sinogramme, c’est-à-dire le temps d’ouverture des lames du collimateur par degré de rotation de l’accélérateur et position de la table. Lors de la séance de traitement, le patient est positionné sur la table. Après vérification de son identité, la partie scanner est lancée pour une acquisition des images de la zone à traiter. À partir de l’imagerie 3D réalisée, le logiciel de recalage permet de calculer le décalage du patient entre sa position réelle sur la table et la position théorique qu’il devrait avoir. Les coordonnées de décalage sont ensuite transmises à la table qui se repositionne automatiquement. Lorsque la position est correcte, la machine exécute le traitement planifié puis enregistre les résultats dans le système de « Record and Verify ». Pour les sites utilisateurs des systèmes de Record and Verify Aria ou Mosaiq, les systèmes de Tomothérapie peuvent recevoir la demande de traitement du patient à partir de l’agenda de ces systèmes externes OIS, et leur renvoyer l’information de l’effectivité du traitement en retour. Cela afin que l’agenda s’incrémente et complète le module facturation si nécessaire. Dans le cadre du Congrès ASTRO 2011, la société Accuray Incorporated qui a acheté TomoTherapy Inc. en juin 2011 a présenté : • Tomo Direct : ce mode de traitement permet de faire de la RCMI guidée par imagerie 3D, en mode stationnaire (angles discrets). Dans le cas de localisations simples (encéphale, prostate simple et sein) la Tomothérapie permet de délivrer une irradiation en RCMI à des angles de traitements définis : ⴰ le système peut délivrer automatiquement jusqu’à 12 plans sur différents angles définis, ⴰ une fois l’accélérateur dans l’angle défini, le MLC Tomothérapy lance son séquenceur alors que la table avance pour créer la longueur du champ ; • la nouvelle version 4.1 du logiciel Tomo :
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ⴰ possibilité de lancer la correction de table en X, Y, Z, suite à la fusion d’image MVCT du jour avec le CT planning, à partir du pupitre opérateur (pour les sites équipés de la table HP), ⴰ amélioration de l’utilisation des fenêtres de visualisation des images, ⴰ possibilité de sauver un plan à un certain moment de l’optimisation ; afin de pouvoir étudier différentes alternatives au plan de traitement , ⴰ possibilité de faire des plans différents en parallèle sur les stations de planning en partageant les ressources du cluster de calcul ; • la version 4.0 introduite en 2010 avait apporté la possibilité d’exporter les plans sur des systèmes d’archivage externes, une augmentation de la vitesse de rotation pour l’acquisition du MVCT ainsi qu’une amélioration de la qualité des images MVCT et une augmentation de 45% de la vitesse d’optimisation sur les clusters DC3 vs DC2 en addition de diverses améliorations de l’interface utilisateurs ; • les systèmes HD sont tous équipés de la nouvelle section accélératriceTwin Peaks dite à cible stationnaire. Ces nouvelles sections sont fabriquées depuis 18 mois dans une usine appartenant à Accuray. • diverses améliorations sur la longévité de vie et la stabilité dans le temps de divers composants internes ; • le Mode TomoLink qui permet une augmentation des capacités de télédiagnostic et télémaintenance du site. Les temps de traitements dépendent de la complexité des cas, de la longueur des volumes et du niveau de facteur de modulation utilisé pour chaque cas. Les sites utilisant un seul système, ont tendance à y traiter les cas les plus complexes sur de longs volumes, donc prés de 25 patients par jour. Certains sites utilisant plusieurs systèmes Tomo traitent de 40 à 45 patients par jour par machine avec un scanner quotidien par patient (aucun centre en France).
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Lors de l’Astro 2011, nous avons pu constater que la société Accuray (TomoTherapy) a travaillé sur la fiabilisation de ces systèmes tout en proposant un service après vente 24 heures sur 24 et sept jours sur sept. Les traitements par radiochirurgie intra- et extracrânienne Communément dénommée « radiochirurgie », la radiothérapie en conditions stéréotaxiques est une technique d’irradiation de haute précision utilisant un ensemble de mini-faisceaux convergents avec des diamètres de champs inférieurs à 3 cm. Elle permet le traitement d’un volume cible de très petite taille (inférieure au cm3) avec une précision millimétrique. Cette technique nécessite au départ une définition la plus précise possible du volume cible par l’utilisation d’une imagerie scanner, IRM, TEP/CT et/ou TEP/IRM. Les faisceaux de petites dimensions, encore appelés micro- ou mini-faisceaux, peuvent être obtenus, soit au moyen de multiples sources de cobalt 60 placées à la surface d’une sphère (Gammaknife), soit par un faisceau de photons X de 6 MV issu d’un accélérateur dédié (Novalis, Cyberknife) ou d’un accélérateur conventionnel. Ce faisceau est collimaté par un jeu de collimateurs additionnels coniques de diamètre variable ou un micro collimateur multilames à petit champ. La précision recherchée implique la maîtrise des mouvements du patient et nécessite par conséquent : • la mise en place de moyens de contentions importants (cadres de stéréotaxie) qui peuvent être invasifs (appareillage fixé dans la boite crânienne) ou non invasifs (empreinte palatine, cale, bouchon auriculaire,…) ; • l’intégration dans la salle de traitement d’un système d’imagerie stéréotaxique et d’un système de caméra infrarouge combinés à une robotisation du plateau de table permettant un repositionnement en temps réel, par asservissement, du patient durant le traitement. Le
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développement de ces systèmes a permis l’allègement des systèmes de contentions. Jusqu’à un passé relativement récent, de par la nécessité de haute précision et de la contention sévère, la radiothérapie en conditions stéréotaxiques n’était applicable qu’au traitement des lésions intracrâniennes (tumeurs cérébrales, malformation artério-veineuse,…) Le développement des techniques citées ci-dessus a permis un allègement des systèmes de contentions, la maîtrise des organes en mouvement et l’extension de cette technique au reste du corps (stéréotaxie extracrânienne). À titre d’exemples, on peut citer les tumeurs situées à proximité d’organes à risques, les tumeurs du rachis, les tumeurs broncho-pulmonaires,… Dans le cadre de l’ASTRO 2011, nous avons pu découvrir ces techniques sur les différentes machines existantes sur la marché :
LES ACCÉLÉRATEURS DÉDIÉS VARIAN NOVALIS TrueBeam STX Tout comme le précédent NOVALIS TX, l’accélérateur NOVALIS TrueBeam STX résulte d’une collaboration entre les sociétés VARIAN et BRAINLAB. Cet appareil est présenté comme une véritable plateforme de radiochirurgie. Construit sur la base d’un accélérateur de particules haute énergie de nouvelle génération, cette machine est également capable de réaliser l’ensemble des traitements existants en radiothérapie de la RCMI au VMAT (figure 8). Le NOVALIS TrueBeam STX est composé des éléments suivants : Eléments VARIAN Il s’agit d’un accélérateur haut de gamme de nouvelle génération entièrement numérisé de type TrueBeam, tel que décrit précédemment, permettant une gestion synchronisée avec haute précision des mouvements du patient, de l’imagerie et de la trajectoire de dose. En photons, l’appareil dispose de trois énergies 6, 10 et 15/16 MV avec un débit de dose variable de 0 à 600 UM/
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Figure 8. TrueBeam STX.
min et de deux énergies photons haute intensité, respectivement 6× et 10× avec un débit de dose variant respectivement de 400 à 1400 UM/min et de 400 à 2400 UM/min. En électrons l’accélérateur autorise six énergies électrons de 6 à 22 MeV avec un débit de dose variant de 0 à 1000 UM/min. L’accélérateur intègre : • un collimateur multilames Millenium HD 120, 120 lames sur un champ de 40X22 cm. Sur les 8 cm de la partie centrale, la projection des lames à l’isocentre a une épaisseur de 2,5 mm, sur les 14 cm extérieur, cette épaisseur à l’isocentre est de 5 mm ; • un système d’imagerie portale haute résolution de type As1000 (résolution de 1024 × 768 pixels) ; • un système embarqué d’imagerie de contrôle basse énergie OBI équipé d’un tube radiogène de 140 kV, d’un détecteur au silicium amorphe de 40 × 30 cm. et des logiciels de pilotage et de comparaison d’images permettant le repositionnement du patient par IGRT. Un système de gating respiratoire. Éléments BRAINLAB BRAINLAB est une société allemande basée à Munich créée en 1989 pour développer des solutions logicielles destinées à la neurochirurgie qui permettent le guidage par l’image d’actes chirurgicaux pointus. Dans la seconde moitié des années 1990, BRAINLAB étend ses activités vers l’oncologie et établit en 1996 un partenariat avec la
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société VARIAN pour le développement de la radiochirurgie. Outre VARIAN, BRAINLAB a établi un partenariat avec le japonais MITSUBISHI pour développer le nouvel appareil nommé VERO (cf : chapitre infra). Actuellement, la société BRAINLAB prépare l’avenir en développant de nouveaux algorithmes de plus en plus automatisés permettant la réalisation de la radiothérapie adaptative. On parle en particulier de fusion élastique, algorithme qui permettra, par comparaison entre l’image du scanner de simulation préalable au traitement et celle du Cône Beam CT réalisé en cours de traitement, de créer une « matrice élastique » permettant de reconsidérer en temps réel le contour de la zone à traiter et de faire automatiquement une replanification avec modification éventuelle de la dose. BRAINLAB étoffe également son logiciel de planification de traitement iPlan avec la création d’un module « Hybridarc » qui combine des arcthérapies dynamiques et des faisceaux non co-planaires d’intensité modulée. Le logiciel iPlan peut être également disponible sur serveur d’application « iPlan Net » avec une notion de licence voire de « pay per treatment » et la possibilité d’offrir des « templates » réalisés par des spécialistes.
Figure 9. Axesse.
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S’agissant du système NOVALIS, la collaboration VARIAN/BRAINLAB propose aujourd’hui la troisième génération d’appareil. Après le NOVALIS classique (accélérateur mono-énergie de 6 MV) et le NOVALIS TX, les deux sociétés commercialisent aujourd’hui le NOVALIS TrueBeam STX, pour lequel les composants BRAINLAB sont les suivants : • le système d’imagerie stéréotaxique kV ExacTrac X-Ray 6D. Il s’agit d’une imagerie planaire stéréoscopique composée de deux ensembles tube radiogène RX/détecteur plan placés perpendiculairement l’un à l’autre. Les tubes sont placés dans des caissons dans le sol et les détecteurs sont montés sur bras plafonniers. La reconstruction des images stéréoscopiques permet le repérage de tous les points de l’espace du volume concerné. On peut ainsi effectuer un contrôle de positionnement de ce volume en comparaison avec l’imagerie volumique du scanner initial et réaliser ainsi un repositionnement automatique du patient avant et pendant le traitement. Il peut permettre également le repérage des mouvements tumoraux par insertion de marqueurs fiduciaires au niveau de la tumeur (adaptative gating) ; • un système de caméra infrarouge réalisant le gating respiratoire à partir de sphères fixées sur la peau du patient ; • un plateau de table à six degrés de liberté asservi à l’imagerie et permettant un repositionnement automatique du patient durant le traitement. Un logiciel de planification de traitement, incluant divers modules de fusion d’images, de contourage manuel et automatique, de distribution de doses, de planification dédiés à la stéréotaxie intra- et extracrânienne (iPlan). Grâce au système de repositionnement du patient en temps réel asservi à l’imagerie de contrôle, NOVALIS TrueBeam STX est capable de réaliser des traitements de radiothérapie en conditions stéréotaxiques en s’affranchissant des systèmes de contentions lourds voire invasifs.
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ELEKTA AXESSE L’accélérateur Bi-Energie « Elekta Axesse » est un accélérateur dédié à la radiochirurgie. Néanmoins cet appareil est aussi capable de réaliser l’ensemble des traitements existants en radiothérapie de la RCMI au VMAT (figure 9). L’ensemble est composé des éléments principaux suivants : • un accélérateur « Bi-Energie » numérisé, deux énergies photons dans les gammes 6 à 15 MV, un débit de dose variable de 230 à 600 UM/mn en fonction de l’énergie. Spécialement conçue, la mécanique du statif permet d’obtenir une précision cohérente avec la radiochirurgie stéréotaxique. ELEKTA annonce sur cette machine un nouveau système de contrôle dénommé « Integrity » (entièrement numérique.) ; • s’agissant de l’imagerie, l’accélérateur intègre les dernières évolutions techniques de repositionnent du patient avec l’imageur portal iViewGT ainsi que le système d’imagerie basse énergie XVI (X-Ray Volume Imaging) (cf paragraphe précédent sur la société ELEKTA) ; • une table de traitement de type « Precise » avec un plateau de table à six degrés de liberté de type « Hexapod » asservi à l’imagerie et permettant un repositionnement automatique du patient ; • un collimateur multilames, 80 ou 160 lames. Un logiciel dénommé « Elekta AutoCAL Software » permet la calibration automatique du multilames ; • des systèmes de planification dosimétrique ERGO++ et MONACO incluant divers modules de fusion d’images, de contourage, de distribution de doses, de planification et de comparaison de plans ; • un logiciel d’imagerie 4D, utilisant l’imagerie en coupe produite par le système XVI, qui prend en compte la respiration ; • divers matériels de contention, tels que le nouveau système « Fraxion », composé en particulier d’un cadre de stéréotaxie, qui permet l’immobilisation par empreinte palatine (assez identique au système utilisé avec
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le Gammakife), le positionnement et le repositionnement de toutes les parties du cerveau et de la tête, et le système « BodyFIX », matériel non invasif immobilisant le corps entier du patient grâce à un système de vide et une couverture plastique.
LES APPAREILS SPÉCIFIQUES ELEKTA/GAMMAKNIFE Première machine de radiothérapie stéréotaxique intracrânienne, le Gamma Knife a été conçu, il y a plus de 50 ans, par un neurochirurgien suédois : le Professeur Lars Leksell, pour traiter des zones profondes du cerveau, inaccessible à la neurochirurgie traditionnelle. Le premier appareil fut utilisé pour la première en 1968 (figure 10). Le Gamma Knife est un appareil dédié exclusivement à la radiochirurgie en conditions stéréotaxiques du cerveau. Les rayonnements sont délivrés par des faisceaux focalisés de rayons gamma émis par 201 sources de cobalt 60. L’émission de photons est focalisée sous forme de faisceaux. Ces sources sont réparties en 5 couronnes autour d’une demi-sphère d’acier jouant à la fois le rôle de porte source, et celui de collimateur primaire. En tout, 201 faisceaux, se rencontrent en un point unique (le foyer). La demi-sphère est percée d’autant de canaux que de sources, de façon à ce que tous les faisceaux convergent au foyer. Le principe étant basé sur un repérage stéréotaxique tridimensionnel de la lésion, la tête du patient est maintenue à l’aide d’un cadre de stéréotaxie. La précision du Gamma Knife est inférieure à 0,3 mm limitant l’irradiation des tissus sains. La radiochirurgie est réalisée en une séance en dose unique. La durée de la séance est comprise entre 20 minutes à deux heures. Le traitement par Gamma Knife est indolore et permet au patient de quitter l’hôpital le lendemain de l’acte. Les principales pathologies traitées avec Gamma Knife sont les tumeurs bénignes (neurinome de l’acoustique), les tumeurs cérébrales malignes (métastases), les localisations fonction-
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nelles (névralgie du trijumeau, malformations artério-veineuses, traitement des zones épileptogènes, la maladie de Parkinson,….) Gamma Knife est commercialisé par la société ELEKTA, plus de 300 machines sont installées dans le monde avec une large prédominance sur les marchés japonais et américains. La France dispose de quatre équipements (deux à Marseille, un à Lille et un à Paris). La société Elekta annonce qu’environ 50 000 patients par an sont traités par Gamma Knife. Avec un auto-blindage générant un poids de 20 tonnes, la nécessité de renouveler les sources de cobalt 60 tous les six ans (coûts : 700 k TTC à chaque renouvellement), les contraintes d’implantation d’une telle machine sont conséquentes. L’établissement receveur doit de plus disposer conjointement d’un service de neurochirurgie et d’un plateau de radiothérapie. Par ailleurs, l’équipement n’est rentable qu’à partir d’un nombre minimal annuel de patients. L’évolution technologique du Gamma Knife s’est faite en deux étapes principales : • dans une première étape, le modèle 4 initial a évolué vers le modèle 4B puis 4C. Il s’agit essentiellement d’évolutions liées au positionnement du patient, avec la recherche d’une précision mécanique inframillimétrique, la simplification et l’automatisation du positionnement (réception automatique des coordonnées de la position du patient directement depuis le système de planification de traitement) ; • plus récemment, Gamma Knife a évolué vers le modèle PERFEXION. Le concept intérieur de la partie irradiation a été repensé (cloche monobloc en tungstène), dans laquelle les sources de cobalt 60 sont réparties en secteurs, focalisées sur un isocentre, qui vont être ouverts ou fermés. Par ailleurs, les automatismes de la table (mouvements latéral et longitudinal) ont été simplifiés. Le crâne peut être bloqué par un système d’insert buccal. Une réflexion est engagée sur la possibilité d’intégrer une table
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à six degrés de liberté ainsi qu’un système d’imagerie embarquée permettant un recalage automatique du positionnement du patient ; • l’appareil est désormais intégré dans un ensemble machine, système de planification de traitement (Gammaplan), outils de contrôles de qualité. Enfin, un développement est en cours pour intégrer Gamma Knife Perfexion dans le réseau Record and Verify MOSAIQ d’ici environ deux ans. ACCURAY/CYBERKNIFE Le Système Cyberknife VSI (Versatile Simple Intelligence), commercialisé par la société américaine ACCURAY Incorporated est un équipement de radiothérapie en mode stéréotaxique que se soit intracrânien ou extracrânien. Le principe de cette thérapie est de délivrer de fortes doses en peu de fractions afin d’effectuer l’ablation de la cible. La première génération de l’appareil a été mise au point en1987. L’agrément FDA, pour le traitement des cancers du corps entier a été obtenu en 2001 (figure 11). Le Système CyberKnife VSI est constitué de : • un accélérateur linéaire monoénergétique de 6MV, avec un débit de dose de 1000 unités moniteur a été miniaturisé et monté sur un bras robotisé lui permettant de se déplacer dans l’espace. Le bras robotisé dispose de six degrés de liberté, permettant plus de 1200 positions de traitement qui correspondent à 12 angles d’incidence de la tête du robot par nœud (points de position du robot dans l’espace prédéterminés). Les collimateurs sont de type
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circulaire, de 5 à 60 mm (fixes ou a ouverture variable avec Iris). Lors d’un traitement, le robot est capable de changer seul les collimateurs, ce qui évite au personnel d’entrer en salle et de devoir effectuer ce changement manuellement ; • un système d’imagerie en temps réel avec deux sources RX basse énergie (de 40 à 150 kV de voltage nominal) orthogonales montées au plafond auxquelles correspondent deux détecteurs au silicium amorphe installés dans le sol ; • une table de traitement pouvant elle aussi être robotisée (RoboCouch, six degrés de liberté ou sept avec l’option « Seated Load » qui permet de charger le patient en position assise) ; Un logiciel de planification dédié, MultiPlan Treatment Planning System. Planification du traitement Comme en radiothérapie conventionnelle, la localisation de la lésion est prédéterminée sur une série de coupes axiales prises au scanner qui génère un ensemble de radiographies reconstruites numériquement (DRR). Cette image principale peut être fusionnée à des images secondaires de type TEP/TDM, angiographie 3D, IRM, ou TDM. Le système AutoSegmentation présenté lors des derniers ASTRO permet le contourage automatique de la zone pelvienne masculine (indications prin-
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cipalement de prostate) ainsi que de l’encéphale. Après les étapes de contourage des volumes cibles, à risques, et de prescription, le logiciel de planification intégré au CyberKnife détermine automatiquement le nombre, la durée et les angles d’administration des faisceaux. Plusieurs algorithmes d’optimisation peuvent être utilisés, et le calcul de la dose finale se fait soit en utilisant un algorithme de type Ray-Tracing soit Monte-Carlo. Lors de l’ASTRO 2011, Accuray a présenté PlanTouch, une application iPad permettant au médecin de revoir et d’autoriser un plan de traitement à distance. Déroulement du traitement Une première image en salle est faite et comparée aux DRR utilisées pour créer le plan de traitement afin de positionner le patient. Ce positionnement initial se fait en déplaçant la table depuis l’extérieur de la salle. Une fois que le patient est correctement positionné, le traitement peut démarrer et la table ne sera plus déplacée. Pendant tout le traitement, à intervalles définis par l’utilisateur (entre cinq et 150 s.), le système CyberKnife prend simultanément une paire de radiographies et compare automatiquement la position de la cible sur ces images en temps réel avec celles des tomodensitométries originales. Le déplacement de la cible est automatiquement calculé et l’information est envoyée au bras robotisé qui se déplace de façon optimale afin que le faisceau et les suivants soient délivrés sur la cible. Cette approche centrée sur le guidage par imagerie détecte, suit et corrige en continu le mouvement du patient et de la tumeur tout au long du traitement pour garantir un ciblage précis. Pour les tumeurs mobiles, l’ensemble est complété du système de suivi de la respiration Synchrony qui synchronise en continu l’administration des faisceaux avec le mouvement des tumeurs rendues parfois mobiles par la respiration, comme celles situées dans le poumon, le foie, le pancréas ou la prostate. Le système Synchrony permet aux patients de respirer normalement pen-
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dant toute la durée du traitement tout en garantissant une précision extrême et en minimisant les dommages causés aux tissus sains environnants. Le système se présente sous la forme de trois caméras CCD fixées au plafond associé à un gilet munis de diodes électroluminescentes épousant la surface corporelle du patient. Par la suite, ce système est couplé à un (ou plusieurs) fiduciaire, implanté dans la tumeur au préalable. Cela est notamment vérifié pour les tumeurs hépatiques. Pour les tumeurs pulmonaires, peut être utilisé l’algorithme Xsight Lung qui permet de s’affranchir dans certaines conditions de la pose de fiduciaires. À partir de repères osseux sur le rachis, est recherché de façon complètement automatisé le maximum de similarités entre les images orthogonales et les DRR dans une zone de suivi de la cible mobile puis le logiciel en détermine le centre de gravité et le suit. Il permet donc de détecter, sans fiduciaire, les mouvements des cibles pulmonaires dans toutes les directions, si elles sont visibles sur les deux images dans le cas de Xsight Lung ou seulement une image dans le cas de 1-View. Un modèle corrélant les mouvements des LED (à travers un gilet porté par le patient) et ceux de la cible est ensuite créé et actualisé à chaque nouvelle image lors du traitement. Cela permet de suivre en temps réel une cible liée à la respiration, le robot anticipant le mouvement de la cible. L’irradiation est alors asservie à la position de la cible. Accuray a présenté lors de l’ASTRO 2011 un système de suivi de cible Xsight Spine Prone permettant de traiter les patients en décubitus ventral. Ce système couple Synchrony et Xsight Spine (algorithme de suivi des tumeurs localisée dans ou proche du rachis, sans implantation de fiduciaires). L’ensemble de ces fonctionnalités réunies dans le Système CyberKnife permet donc de délivrer un traitement non isocentrique, non coplanaire avec un suivi de la cible en temps réel. Le système Cyberknife reste à ce jour en pointe technologiquement par la correction automatique qu’il est
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capable d’effectuer et un suivi véritable des cibles (tracking). La précision résultante est celle attendue pour toutes les indications en stéréotaxie à savoir submillimétrique mais sans aucun système invasif d’immobilisation et de contention. Cette haute précision ainsi que les nombreuses incidences possibles pour le faisceau permettent d’améliorer la protection des tissus sains et organes à risque et d’augmenter la dose par fraction. Cette dose peut alors atteindre jusqu’à 20 Gy en une seule fraction. De ce fait, un traitement par CyberKnife peut se dérouler en une à six séances dont la durée varie en fonction de la localisation : de 15 min pour une tumeur fixe intracrânienne à 1h30 pour une lésion pulmonaire (avec le système Synchrony de suivi de la respiration). Dans une même séance, plusieurs lésions non jointives peuvent également être traitées. Enfin, le système CyberKnife ouvre de réelles perspectives pour les techniques de boost ou de ré- irradiations. Comme tous les systèmes stéréotaxiques, le CyberKnife a d’abord été mis au point pour les tumeurs du crâne. Aujourd’hui, et avec les nombreuses améliorations techniques précitées, l’appareil traite aisément des lésions extracrâniennes et notamment les tumeurs hépatiques, pulmonaires, ORL, rachidiennes et de prostate, la plupart du temps radiorésistantes avec dans tous les cas un nombre restreint de venues du patient, toujours en ambulatoire. Pour la majorité d’entre eux, aucune autre thérapie n’aurait pu être proposée. La diminution sensible du nombre de séances (et donc du nombre de transports sanitaires) s’inscrit dans un objectif global particulièrement observé par les Agences régionales de santé (ARS). À la fin septembre 2011, 244 systèmes CyberKnife étaient installés dans le monde. Plus de 125 000 patients ont été traités avec cette technique dont plus de 3200 en France, sur cinq machines (quatre centres de lutte contre le Cancer : Alexis Vautrin à Nancy, Antoine Lacassagne à Nice, Oscar Lambret à Lille, Léon Bérard à Lyon et le CHU de Tours).
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Deux autres machines viennent tout juste d’être installées au Centre Francois Baclesse, à Caen et à la clinique Bordeaux Nord Aquitaine. Les contraintes d’installations et de maintenance sont identiques à celles d’un accélérateur standard. Le taux de disponibilité garanti de cette machine est de 95%. Les indications reconnues par l’HAS (Haute Autorité de Santé) sont pour l’instant l’intracrânien, le poumon et le rachis. De nombreuses études cliniques sont en cours pour disposer, entre autres, d’une validation similaire pour les tumeurs du foie, de la prostate, du sein, du pancréas et du rein. Aux États-Unis, des résultats prometteurs à plus de cinq ans sur la prostate ont été publiés (plus de 5000 patients traités). Lors de l’ASTRO 2011, Accuray a également présenté une connectivité aux réseaux ARIA (version 10.0) et MOSAIQ (version 2.3). VERO Fruit d’une collaboration technique entre le japonais MITSUBISHI et l’allemand BRAINLAB, VERO est une machine de radiothérapie atypique, dédiée à la stéréotaxie extracrânienne, dont les premiers développements ont commencé en 2001. Le premier patient a été traité en 2008 sur le site japonais de KOBE et en 2011, lors du congrès de l’ASTRO, des médecins japonais ont annoncé avoir traité pour la première fois un patient par la technique de tracking (figure 12). À ce jour, six machines sont installées dont une en Europe à Bruxelles, une aux États-Unis, et quatre au Japon. Lors d’une rencontre à L’ASTRO 2011, les responsables de la société VERO (filiale de BRAINLAB) nous ont annoncé l’installation future de cinq nouveaux équipements dont deux en Europe et trois au Japon. La machine est annoncée comme pouvant traiter entre 35 et 40 patients par jour, avec un temps de traitement de 15 mn en quatre à cinq fractions. VERO se présente sous forme d’un statif annulaire de taille relativement impressionnante : une hauteur totale de 4,17 m nécessitant un plénum sous faux
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plancher de 1,30 m pour un poids de 11 tonnes. VERO est doté d’un vaste tunnel de 1,25 m. L’anneau est très rigide, il a été spécialement étudié pour s’affranchir des contraintes de pesanteur des éléments très lourds qu’il embarque et garantir ainsi la meilleure précision mécanique. Il contient les équipements suivants : • un système d’imagerie stéréotaxique relativement similaire à ceux équipant Cyberknife et Novalis TrueBeam STX, totalement intégré au sein de la machine, composé de deux tubes à rayons X et de deux détecteurs plans placés à 90° l’un de l’autre et montés sur le statif annulaire ; • un système de caméra infrarouge également similaire à celui de l’ExacTrac. Le système permet de réaliser une corrélation entre l’imagerie à rayons X et l’imagerie infrarouge ; • un accélérateur linéaire à section courte de 6MV ; • un micro-multilames de 60 lames, d’un champ de 15X15 cm. L’épaisseur des lames à l’isocentre est de 5 mm. Un nouveau micro-multilames, avec des lames d’une épaisseur de 2.5 mm est en cours de développement. La table de traitement robotisée bénéficie d’un plateau à cinq degrés de liberté. Le statif est capable de tilter de plus ou moins 60° autour de la table. Le système possède deux particularités uniques : • grâce au système d’imagerie stéréotaxique embarqué, avec une cadence maximale de 30 images par seconde, le système est capable de fournir une
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imagerie fluoroscopique en temps réel pendant le traitement (en statique uniquement) ; • sur l’anneau, l’accélérateur 6 MV est monté sur un berceau qui lui permet un mouvement d’oscillation dans les deux directions du plan horizontal (de droite à gauche et d’avant en arrière). Sur cette machine, on ne peut donc plus parler d’isocentre statique, mais de définition possible de plusieurs isocentres en fonction des mouvements que l’on souhaite donner à l’appareil et donc du type de traitement à administrer. La machine bénéficie d’une précision de 0,5 mm, voire de 0,1 mm dans certaines conditions de traitement. Comme Tomotherapy, Cyberknife et Novalis TrueBeam STX, la machine est packagée avec son TPS dédié (BRAINLAB iPLAN) Grâce à une imagerie de type Cône Beam CT et à un logiciel nommé « HYBRID ARC », VERO peut également fonctionner en RCMI rotationnelle. La protonthérapie La technique La protonthérapie substitue aux photons et aux électrons utilisés en radiothérapie externe, les particules élémentaires que sont les protons, car elles sont susceptibles d’interaction forte avec leur environnement. Cette technique s’inclut dans une famille plus large appelée Hadronthérapie qui comprend également les traitements utilisant des particules encore plus lourdes comme le carbone 12. La protonthérapie permet de traiter certains types de cancer de manière beaucoup plus précise avec des effets secondaires potentiellement moins importants qu’avec la radiothérapie conventionnelle. D’abord mis en œuvre pour des localisations très proches de tissus radiosensibles tel que l’œil ou la base du crâne, la méthode peut maintenant être appliquée pour la plupart des types les plus communs de cancer. Elle est en particulier très recommandée chez les patients pédiatriques car le risque de développer
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un nouveau cancer radio-induit, dans la vie adulte, est théoriquement réduit. La différence majeure qui permet aux protons de présenter de tels avantages pour le traitement est bien la cinétique de ces particules. En effet, les protons, comme les ions lourds, ont la particularité de délivrer un maximum de leur énergie sur un point précis de leur parcours. C’est le principe découvert par Mr Bragg en 1910. Ces particules créent donc très peu de dégâts en amont de ce pic et pratiquement aucun en aval de celui-ci. On augmentera ainsi l’énergie donnée aux particules dès lors que la lésion à traiter se situera en profondeur. Niveau de diffusion La protonthérapie ne peut plus être considérée comme une technologie « nouvelle » : le premier centre a ouvert aux Etats-Unis en 1954. Pour autant, le nombre de centre de protonthérapie peut être considéré encore aujourd’hui comme limité. La taille des installations (bâtiment complet avec cyclotron ou synchrotron, + plusieurs chambres de traitement, …) et celle des investissements (de l’ordre de 100 millions d’euros pour l’ensemble) expliquent très certainement cette relativement faible diffusion. En France, il y a principalement 5 projets et/ou installations en la matière. Centre de protonthérapie d’ORSAY Après avoir fait l’objet d’un syndicat inter-hospitalier, la structure d’ORSAY est maintenant exploitée uniquement par l’Institut CURIE. 6000 patients, adultes et enfants, ont été traités depuis l’ouverture, au niveau de l’œil ou du crâne. Ce premier centre français fonctionnant avec un synchrocyclotron de 200MeV n’a cessé d’évoluer technologiquement depuis l’ouverture en 1991 avec notamment : • 1998 : ouverture d’une salle grand champ pour traitement en position assise ou couchée ; • 2005 : une alternance rapide possible entre les salles a permis de doublé la capacité de traitement ; • 2009 : après une négociation de trois ans (50 M ), la passation du contrat avec IBA a permis l’extension du
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bâtiment existant (+1500m2), la création d’un nouveau cyclotron (220 tonnes, 40 m de ligne de faisceaux avec radioprotection des murs), d’une nouvelle salle de traitement avec bras iso-centrique (diamètre de 10,5 m ; 120 tonnes), et d’un bunker (non équipé) pour un accélérateur conventionnel ; • 27/07/10 : Premier traitement sur l’œil avec le bras isocentrique. La perspective de cette nouvelle installation est d’atteindre 8000 séances à l’année pour 600 patients tout en augmentant la part des irradiations pédiatriques (but : 150 enfants/an). Les projets de développement portent sur les techniques de délivrance du faisceau (diffusion passive, balayage uniforme, pencil beam scanning) et l’utilisation accrue des robots. Projet IMPACT–Centre Antoine LACASSAGNE–Nice Le projet IMPACT est l’évolution attendue du centre de protonthérapie de Nice, ouvert en 1991 autour d’un cyclotron de basse énergie (65 MeV– traitements oculaires) vers une synchrocyclotron supraconducteur d’une énergie de 230 MeV. L’appareil sera le Proteus One d’IBA avec une tête à rotation isocentrique. Cela s’inscrira dans un ensemble plus large de laboratoires et d’installations disposant notamment d’un autre cyclotron pour la production de radioéléments. Projet ÉTOILE à Lyon Il s’agit d’un projet combiné d’utilisation de protons mais également d’ions carbone (particule 12 fois plus lourde). Sur ce dernier point, quatre centres sont en activité dans le monde (dont trois au Japon et un Allemagne). Six centres ont des projets, notamment un en Italie et deux en Allemagne. Le projet ÉTOILE (coût : 140 M pour les ions carbone et 95M pour les protons) a vocation à être le centre national de soins pour la recherche clinique en protonthérapie. Démarré en 1998, ce projet inscrit à différents plans de financement (CPER, ENLIGHT, Plan cancer) a connu quelques échecs notamment sur la procédure de PPP et sur l’appel
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à projet Grand Emprunt. Le GCS, constitué entre autres de deux CHU (Grenoble et Lyon) et deux CLCC, a lancé une nouvelle procédure fin 2010. Le but est maintenant de commencer les travaux en 2012 pour traiter le premier patient en 2016. Projet ARCHADE à Caen Le projet de Caen est un projet technologique expérimental dont l’objectif est d’avoir un accélérateur fiable, de faible coût, et pouvant dans un premier temps délivrer des protons puis des ions lourds. Il s’articule autour d’une nouvelle génération de cyclotron de 400Mev (prototype de la société IBA). Il disposera d’une salle à faisceau fixe pour le traitement (recherche clinique) et d’une salle également à faisceau fixe pour la recherche fondamentale en biologie et physique. L’ouverture du centre est prévue en 2015 pour la partie proton et pas avant 2017 pour la partie ions carbone. Projet PERICLES–Institut Claudius Regaud–Toulouse Le projet toulousain s’inscrit dans le cancéropôle de Toulouse dont la livraison est prévue en 2013 et fait l’objet de nombreux partenariats. Le projet prévoit de partir sur une solution déjà commercialisée de protonthérapie avec deus salles avec gantry : l’un pour les traitements et en particulier les traitements pédiatriques et l’autre pour les essais cliniques prospectifs. Enfin, le centre disposera d’une salle pour l’expérimentation dans le domaine de la radiobiologie et du spatial (les protons étant les éléments détériorant dans l’espace la micro-électronique embarquée dans les satellites). Le calendrier prévoit un dialogue compétitif lancé en 2012 pour le traitement d’un premier patient en 2016.
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propose désormais son matériel PROBEAM. Le centre de recherche au niveau de la protonthérapie se situe à Palo Alto. Une partie de la maitrise du sujet par VARIAN est issu du rachat en 2007 de la société ACCEL instruments qui distribuait de tels systèmes (figure 13). Le système est avant tout basé sur un cyclotron de type isochrone supraconducteur de 250 MeV utilisant de puissants champs magnétiques et électriques de polarité alternée pour créer un faisceau accéléré de protons. Le choix de l’énergie a été fait pour permettre d’atteindre des tumeurs en profondeur. Il en résulte un faisceau de protons en continu et stable permettant l’augmentation des taux de livraison des doses et le contrôle précis du faisceau. Le système de transport de faisceau se compose en effet d’une série d’aimants de flexion associée à un certain nombre d’outils de mesure tout au long du trajet. Comme elle le fait pour son offre packagée TRUEBEAM, la société VARIAN axe sa communication autour de ce produit sur une offre complète et intégrée. On citera notamment les points particuliers suivants : • un système de repositionnement du patient et de sélection des angles de tir très développé avec une couverture de 360° du gantry ainsi qu’une table robotisée à 6 degrés de liberté ; • une solution intégrée au réseau Record and Verify Aria, en particulier pour tout ce qui est déclen-
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chement et visualisation des organes d’imagerie ; • l’utilisation du logiciel de planification de traitement Eclipse qui dispose depuis sa mise sur le marché d’un module de protonthérapie et qui vient de surcroît, d’obtenir en janvier 2011 l’agrément FDA pour l’algorithme breveté Pencil Beam Scanning couplé au système de protonthérapie PROBEAM. Cet ensemble permet de réellement mettre en œuvre la protonthérapie par modulation d’intensité (IMPT). Grâce à la technologie « Dynamic peak treatment delivery » qui allie la puissance de calcul d’Eclipse aux capacités de l’installation à moduler l’intensité du faisceau de proton (par l’utilisation des aimants) et aux capacités mécaniques de repositionnement, la dose est réellement « peinte » à la tumeur, tout en offrant théoriquement une dose globale plus faible aux tissus sains ; • pour les cibles qui peuvent être affectées par le mouvement d’organes due à la respiration, Varian propose sa solution de gating synchronisé en temps réel : RPM. Si le produit existe, l’intégration du module RPM à la plateforme Probeam est néanmoins toujours en développement. Varian propose donc maintenant une offre commerciale tout à fait disponible en matière de protonthérapie qui lui a notamment permis de remporter en octobre 2011 le marché du centre de Protonthérapie Scripps à San Diego
La présence de la protonthérapie à l’ASTRO 2011 Elle se déclinait autour de quelques sociétés. Varian À l’instar de sa gamme TRUEBEAM en radiothérapie stéréotaxique, VARIAN
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pour 88 millions de dollars (cinq chambres de traitement). IBA (Ion Beam Applications) La société IBA, qui outre son activité en protonthérapie, fournit également le marché international en produit radio-pharmaceutiques et en matériel de dosimétrie, a toujours été présente sur le marché de la protonthérapie (figure 14). Les installations traditionnelles proposées par IBA s’appuie généralement sur un cyclotron de 230 MeV permettant de délivrer un faisceau dans 4 ou 5 salles. Les solutions IBA s’intègrent dans des solutions logicielles tierces que ce soit pour la planification dosimétrique ou pour les systèmes d’information en radiothérapie, record and verify. Comme nous avions pu l’imaginer après l’édition 2009 de l’ASTRO, IBA a mis au point un système de protonthérapie plus compact dénommé «Proteus One » présenté comme une grande nouveauté de l’ASTRO 2011. Cet appareil est un système mono-salle qui aura donc un coût réduit par rapport aux installations plus conséquentes (25 à 27 M contre 50M environ). Les contraintes d’implantation sont également réduites : le cyclotron et le gantry sont plus compacts, le trajet du faisceau est plus court même si la production est toujours externe à la salle de traitement. On n’atteint néanmoins pas la possibilité d’installer ce système dans un bunker traditionnel (il faut quand même sept mètres de hauteur sous plafond) mais l’ensemble représente approximativement le volume de deux de ces bunkers.
Figure 14. ProteusOne.
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Proteus One présente les caractéristiques générales suivantes : • rotation du gantry à 220° par un système partiellement intégré au sol permettant un accès proche des personnels aux patients ; • un système de fluoroscopie et d’imagerie en salle de type stéréotaxique avec deux détecteurs orthogonaux, utiles pour les recalages de positionnement ; • une table de traitement robotisée à six degrés de liberté ; • les techniques de Pencil Beam Scanning. L’ensemble permet de mettre en œuvre toute les techniques de pointe en matière de protonthérapie comme l’IMPT (protonthérapie par modulation d’intensité) ou l’IGPT (Protonthérapie guidée par l’image) et ce avec une précision de tir inférieure au millimètre que ce soit pour des traitements intracrâniens, thoraciques, ORL, oculaires, gastrointestinaux ou pelviens. Les premières installations de Proteus One devraient voir le jour dans les prochains mois. On note également qu’IBA propose désormais des solutions de protonthérapie clé en main appelée « Proteus K2 » (bâtiment complet et équipement) en partenariat avec Philips, essentiellement pour l’instant, à destination du Moyen Orient. MEVION MEDICAL SYSTEMS Cette société s’appelait auparavant Still River Systems et effectuait essentiellement de la recherche et développement. Elle a profité de la mise sur le marché de son produit de protonthérapie, le MEVION S250 Proton Therapy
Figure 15. Mevion S250.
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system, pour opérer ce changement de nom (figure 15). Ce produit a officiellement été lancé à l’ASTRO 2011. La société axe principalement sa communication sur la taille de l’organe producteur des particules. Mevion a en effet conçu une source de protons à haute énergie dont la taille serait considérablement réduite (et donc le coût?) par rapport au système équivalent pour l’accélération de protons, dans le monde du synchrocyclotron supraconducteur. La technologie utilisée est celle d’un composé supraconducteur métallique utilisé industriellement appelé Tin TriNiobium (Nb3Sn) qui est au centre de l’accélérateur. Cet accélérateur de protons n’est donc que de 1,8 m de diamètre, mais peut générer un faisceau d’une énergie de 250 MeV capable d’atteindre des cibles jusqu’à 32 cm de profondeur Avec cette réduction de taille, la source de protons est couplée à un système de livraison de faisceau de haute précision et un dispositif de mise en forme. Le MEVION S250 n’a pour l’instant par reçu l’agrément FDA pour une utilisation clinique. L’ASTRO 2011 a donc été l’occasion de constater que les technologies de protonthérapie évoluaient à grand pas même si les contraintes d’implantation et les lourds investissements nécessaires semblent encore aujourd’hui un frein à la démocratisation de cette technique certes éprouvée mais toujours prometteuse. On regrette néanmoins de ne pas avoir entendu parler à Miami du projet CPAC qui avait été présenté par Tomotherapy en 2009 comme LA révolution en matière de protonthérapie miniaturisant au maximum la production de protons par l’usage notamment de la technologie laser. Nul doute que le rachat de Tomotherapy par Accuray ouvre des perspectives très intéressantes d’aboutissement de ce projet de « Di electric Wall » en y ajoutant la robotisation maitrisée par Accuray. La curiethérapie La curiethérapie est une technique d’irradiation interne qui consiste à introduire au contact ou à l’intérieur même de la tumeur des sources radioactives
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dites « scellées », sous la forme de fils, de grains ou de micro-sources. Le traitement est directement ciblé sur la zone concernée par le cancer. Comme pour la radiothérapie externe, la mise en place se fait au moyen d’une imagerie volumique (scanner, IRM). Les traitements sont réalisées en chambre isolée radioprotégée ou dans un petit bunker dédié suivant la technique employée. Selon la position des radioéléments par rapport à la tumeur on distingue deux grands types de curiethérapie : • la curiethérapie endocavitaire ou plésiocuriethérapie : les sources sont placées au contact de la tumeur à l’intérieur des cavités naturelles qui servent de réceptacles au matériel radioactif et à ses vecteurs. La curiethérapie endocavitaire la plus répandue est la curiethérapie utérovaginale. Il existe aussi une curiethérapie endoluminale concernant les bronches ou l’œsophage. Ces techniques utilisent en général comme radionucléide le Césium 137, mis en place par l’intermédiaire d’un projecteur de sources ; • la curiethérapie interstitielle ou endocuriethérapie : les sources sont implantées à l’intérieur même de la tumeur. Pour cette technique, le radionucléide utilisé est l’Iridium 192 sous forme de fils, généralement mis en place dans des tubes réceptacles implantés dans le patient sous anesthésie. Les localisations concernées sont les seins, la langue, la peau, les lèvres, l’anus etc…Une technique dérivée, utilisant des grains d’Iode 125 définitivement implantés dans le patient est utilisée depuis pour les cancers de la prostate. Entre 50 et 100 grains radioactifs sont mis en place dans la prostate à l’aide d’aiguilles très fines à travers la peau du périnée en se guidant avec l’échographie endorectale. Une fois les grains implantés, les aiguilles sont retirées. Une étude de la répartition de la dose délivrée par les grains est réalisée, suivant les techniques, soit pendant ou soit quelques jours avant leur implantation (dosimétrie).
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Pour délivrer au bon endroit la dose prescrite, le traitement en curiethérapie endocavitaire impose une excellente précision du positionnement de la source radioactive. Le matériel est constitué d’un ensemble comportant un système de calcul de distribution de dose, un projecteur de source avec une unité de commande et de contrôle du projecteur et un ensemble d’accessoires (applicateurs, vecteurs et gaines de connexion). Le projecteur de source va permettre de positionner la source au bon endroit. La source voyage dans une gaine dont une extrémité est connectée au patient et l’autre au barillet du projecteur. Selon la technologie utilisée, la source est tirée ou poussée au moyen d’un câble. Le projecteur est équipé d’un système permettant de détecter la position réelle de la source à l’intérieur de la gaine. Un système d’horloge permet de maintenir la source à une position définie pendant un temps donné. L’appareil est pourvu d’une batterie permettant de pallier à toute coupure de courant. Un système de retrait d’urgence permet de rentrer la source dans son container radioprotégé en cas d’anomalie et d’urgence. La réglementation impose la mise en place au niveau de la chambre et de la porte d’entrée de dispositifs de radioprotection (voyants lumineux indiquant l’état du projecteur, source entrée, source sortie, un détecteur d’ambiance radioactive indépendant avec son système d’alarme, un système de surveillance audio/vidéo,…). La dosimétrie est réalisée par un TPS fourni avec le projecteur (On ne peut pas faire de dosimétrie avec un TPS d’une marque autre que celle du projecteur). On distingue trois types d’application, réalisées par deux types de projecteur : • la curiethérapie bas débit de dose : les sources utilisées ont un débit de dose de 0,4 à 2 Gy/h. L’hospitalisation, en chambre radioprotégée, dure plusieurs jours. Cette technique est actuellement en voie de disparition au profit des deux suivantes ; • la curiethérapie à débit pulsée (PDR) : cette technique remplace progressivement la précédente car l’hospitali-
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sation est beaucoup plus courte. On utilise des sources avec des activités dix fois plus importantes de l’ordre de 2 à 12 Gy/h. L’appareil délivre des « pulses » d’irradiation (source positionnée pendant un laps de temps puis déplacée ou retirée pendant un autre laps de temps, et ainsi de suite). L’activité de la source étant beaucoup plus importante, la radioprotection de la chambre l’est aussi. On réalise en règle générale des renforcements en plomb. Le projecteur utilisé est très différent de celui utilisé pour le bas débit de dose ; • la curiethérapie à haut débit de dose (HDR) : les conditions de traitement s’apparentent cette fois à celles de la radiothérapie externe. La salle de traitement doit être traitée comme un bunker. Les activités utilisées sont supérieures à 12 Gy/h. Le traitement est un traitement de type ambulatoire. Le projecteur utilisé est généralement du même type que celui permettant la curiethérapie pulsée. Aujourd’hui, trois constructeurs se partagent le marché des projecteurs de sources : ELEKTA : en septembre 2011, la société ELEKTA a racheté la société NUCLETRON. NUCLETRON propose deux gammes de projecteurs de sources : • la gamme MicroSelectron Digital. Cette ligne de produit est la dernière évolution des projecteurs de sources développés par NUCLETRON. Elle fonctionne avec le système de planification de traitement ONCENTRA. Cette plateforme flexible peut être utilisée aussi bien en haut débit de dose (HDR) qu’en débit de dose pulsé (PDR) ; • la gamme FLEXITRON qui propose un équipement doté de 40 canaux bénéficiant d’une précision de positionnement de 0,5 mm. VARIAN : la société VARIAN est présente en curiethérapie depuis 1994 et propose une gamme complète de logiciels et de matériels : • deux projecteurs de sources : le GammaMedplus iX utilisable en version PDR ou HDR et disponible en 24 ou trois canaux et l’appareil VariSource iX, projecteur uniquement
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HDR qui dispose de la plus petite source d’Ir 192 du marché ; • les logiciels de dosimétrie BrachyVision 3D pour la curiethérapie endocavitaire et VariSeed pour la curiethérapie prostatique par implants permanents ; • une large gamme d’applicateurs et d’accessoires, dont le nouvel applicateur à usage unique Capri (marquage CE en cours). Parmi les récentes innovations et améliorations, on peut noter la sortie d’Acuros BT qui permet de prendre en compte les hétérogénéités des applicateurs, et l’intégration dans ARIA (Système d’Information en radiothérapie). BEBIG : cette société propose HDR Plus, un nouveau projecteur haut débit de dose commercialisé depuis juin 2011 qui confère la possibilité de travailler avec deux types de sources : cobalt et iridium. HDR Plus dispose de 40 canaux et intégre pour la première fois un système de dosimétrie in vivo grâce à deux sondes (une sonde pour le rectum et une sonde pour la vessie). Un nouveau système de planification de traitement accompagne cette machine. Il intègre des possibilités supplémentaires en termes de fusion automatique, de matching et de contourage. Il dispose en particulier d’un module de sommation des doses reçues par le patient aussi bien en radiothérapie externe qu’en radiothérapie interne. Le transfert des données, de manière bidirectionnelle, depuis et vers l’extérieur s’effectue sous le format DICOM RT. La contacthérapie Cette technique utilise des petits générateurs à rayons X (généralement entre 50 et 100 kV) : on applique la source de rayonnement directement au contact de la lésion qui doit être superficielle et de petite taille. Ces dispositifs sont utilisés sur des cancers cutanés ou endo-cavitaires. Ce marché assez restreint semble avoir connu quelques évolutions depuis 2009. En effet, la société anglaise GULMAY n’était plus présente et l’appareil SRT ne semble à présent plus commercialisé par la société TOPEX mais par la société SENSUS.
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Les différents équipements présents sur le marché et vus à l’ASTRO sont les suivants SRT 100 de la société SENSUS D’un poids de 160 kg, ce dispositif mobile dispose d’un bras qui vient mettre la source en contact de la lésion. Le générateur est de 100 kV et peut être utilisé suivant trois modes de traitement (100, 70 et 50 kV). Une gamme importante d’applicateurs cutanés est disponible mais pas d’applicateurs endo-cavitaires. Même s’il bénéficie maintenant du marquage CE (quelques installations à Londres), SENSUS ne semble pas avoir fait évoluer le produit. AXXENT de la société XOFT Il s’agit d’un appareil de 50 kV. La source à rayons X a été miniaturisée. Elle est réutilisable jusqu’à 10 fois pour un même patient. Il semblerait que l’intensité du faisceau puisse être modulée L’appareil dispose de trois types d’applicateurs : • quatre applicateurs pour applications sur la peau (10, 20, 35 et 50 mm de diamètre) ; • quatre applicateurs pour applications sur l’endomètre (20, 25, 30 et 35 mm) ; • des applicateurs « ballons » pour la radiothérapie intraopératoire (voir infra). Le dispositif est mobile et pèse environ 95 kg. Dépourvu de radio-isotope, l’appareil est facile d’utilisation et sa polyvalence devrait lui permettre de trouver sa place au niveau d’un plateau technique de radiothérapie malgré un prix assez élevé de l’appareil, frein à sa diffusion en Europe (70 centres installés aux États-Unis). La radiothérapie intraopératoire Le principe de la radiothérapie intraopératoire s’applique pour l’instant dans certains cas de cancers du sein. Juste après l’exérèse donc dans le même temps opératoire, la sonde de rayonnement est placée dans la cavité et les rayons sont délivrés au contact immédiat de la tumeur par le biais d’un bal-
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lon. La dose utilisée est en général de 20 Gy et la taille du ballon est adaptée à la taille de la cavité. Il s’agit donc d’une séance unique de radiothérapie interne. La technique peut être appliquée à environ 10% des cas de cancers du sein et à des tumeurs en général d’assez petite taille. Cette technique semble très intéressante pour les patientes car elle se substitue à un traitement long et récurrent en radiothérapie externe même si un complément de cette nature peut parfois être nécessaire. À l’ASTRO, deux sociétés étaient présentes sur ce thème. La société XOFT avec l’appareil AXXENT (voir supra) Cet équipement semble être le seul dispositif polyvalent entre la radiothérapie intraopératoire (ou IORT) et la thérapie de contact. Les ballons peuvent être de trois tailles différentes : 3 à 4 ; 4 à 5 ou 5 à 6 cm de diamètre. Le cathéter solidaire du ballon est relié au générateur qui positionne la source RX miniaturisée dans le ballon et y applique la tension nécessaire. Le traitement est délivré en 1 seule fraction, de l’ordre de huit minutes. Disposant de l’agrément FDA pour cette application, la société XOFT axe sa communication sur la facilité d’utilisation du système, qui ne nécessite pas de radioprotection particulière de la salle d’opération et qui peut également être transporté à l’extérieur du bloc opératoire pour d’autres types d’irradiations externes. La société ZEISS avec l’appareil INTRABEAM. Basé sur le même principe, le tube RX émet des rayons X de faible énergie (50 kV maximum) distribuant une dose isotrope. Le tissu cible est ainsi irradié de manière homogène au travers d’applicateurs sphériques dont le diamètre est compris entre 1,5 et 5 cm. Il existe 8 tailles d’applicateurs, en fonction de la taille du lit tumoral. Les applicateurs sont stérilisables et réutilisables. L’appareil est fixe au niveau de la salle d’opération. La source est montée sur un bras articulé qui bénéficie d’une très grande précision mécanique
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notamment grâce à des freins électromagnétiques. Cet appareil a été l’objet d’une vaste étude internationale nommé TARGIT dont les résultats ont notamment été publiés dans The LANCET en juin 2010 (Vaidya, J., Joseph D, Tobias,D., Bulsara, J., Wenz, M. Targeted intraoperative radiotherapy versus whole breast radiotherapy for breast cancer (TARGIT-A trial): an international, prospective, randomised, non-inferiority phase 3 trial. The Lancet July 2010: Vol. 376, 91–102). L’appareil est diffusé dans plus de 125 centres à travers le monde dont quelques-uns en France.Il dispose de l’agrément FDA et du marquage CE. Des développements sont en cours pour pouvoir utiliser ce type de système en neurochirurgie (dans le cadre de tumeur inopérable, via un cadre stéréotaxique et le canal de biopsie) ou encore sur le rachis ou pour des lésions digestives.
ENVIRONNEMENT Record and verify Le système R&V des paramètres de traitement constitue le noyau du système d’Information de radiothérapie. En effet, Il assure : • le lien avec le dossier administratif intégré sur le SIH gestion ; • la gestion des dossiers médicaux ; • le lien avec le département d’information médicale (DIM) et la comptabilité (facturation des actes) ; • le dossier technique de traitement ; • la connexion (contrôle et/ou pilotage) des accélérateurs pour le contrôle des paramètres machines ; • l’enregistrement des paramètres de balistique. Tout comme pour les accélérateurs, il ne reste sur ce marché des systèmes « RECORD and VERIFY » que deux constructeurs, à savoir VARIAN avec la solution ARIA, et ELEKTA avec MOSAIQ. VARIAN La société Varian a choisi d’optimiser les performances des systèmes record & verify, accélérateurs et TPS par la maîtrise complète de la chaîne
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de communication des données et des interfaces entre systèmes. L’ensemble des données est ainsi géré dans la même base de données. Cette stratégie a pour objectif l’optimisation des performances et l’augmentation de la sécurisation des données. La société Varian propose également des interfaces vers les « autres systèmes du marché » par l’intermédiaire de la console « 4D » et les protocoles d’échange internationaux type Dicom RT, HL7, IEM etc…. La version 11 d’ARIA, présentée à l’ASTRO, et dont la sortie est prévue en 2012, permettra une amélioration du workflow, et facilitera la gestion des tâches avec une personnalisation des écrans d’accueil par type d’intervenant (physicien, manipulateur, médecin, dosimétriste, secrétaire) D’autres améliorations accompagneront cette version 11 comme un nouveau module de prescription médicale totalement redésigné, un nouveau module de suivi des traitements ainsi qu’un nouveau module de préparation des dossiers de traitements. Le système est souvent proposé avec une base de données image commune avec le logiciel dosimétrie ECLIPSE de la marque si le centre en est également doté. ELEKTA Elekta poursuit sa politique relative à la connectivité des systèmes ouverts non liés aux fournisseurs en offrant des systèmes flexibles qui s’intègrent en continu avec des équipements de divers constructeurs. Cela se traduit par la connexion avec les accélérateurs Elekta mais aussi Varian et Siemens. La grande nouveauté du système R&V de la société ELEKTA réside dans la commercialisation d’un mini PACS « DATA DIRECTOR », option de la solution MOSAIQ. Cette solution répond à des problématiques de stockage des images 3D, et permet de gérer les données patient ainsi que les images DICOM et non DICOM, et de communiquer avec d’autres PACS hospitaliers. De plus, le système intègre un nouveau « DICOM RT 3D viewer », qui permet une visualisation des images avec la
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fonctionnalité 3D, avec les trajectoires de faisceau, les données du plan de traitement, et la distribution de dose sans avoir besoin d’aller chercher ces informations au niveau du TPS. Pour le moment, il n’y a pas encore eu d’installation en France, mais des versions fonctionnent déjà aux EtatsUnis. Identitovigilance Les erreurs d’identification de patients sont parmi les incidents les plus fréquents rencontrés dans les services de radiothérapie externe. En France, elles doivent faire l’objet d’une déclaration auprès de l’Autorité de sureté nucléaire (ASN) qui les classe généralement, si elles ne surviennent qu’une seule fois et ne concerne pas un traitement hypofractionné, en incident de niveau 1 sur l’échelle ASN-SFRO qui en comporte 7. Face à ce constat, les industriels commencent à proposer des outils permettant aux centres de radiothérapie de renforcer encore davantage leur vigilance de ce point de vue. L’ASTRO a été l’occasion de découvrir ou redécouvrir trois produits : Check-in de la société VARIAN La société VARIAN commercialise depuis plusieurs années déjà le système Check-in qui est adossé au système d’information en radiothérapie de la marque, ARIA. Il s’agit simplement d’un système de lecture code-barres. Un code à barre est affecté à un patient et inscrit sur son carton de rendez-vous. Des douchettes sont placées soient dans la salle de contrôle soit dans la salle de traitement et la lecture du code-barres permet de vérifier que le patient présent est bien le patient attendu. D’un point de vue technique, VARIAN recommande l’utilisation de code-barres Metrologic MS9540 Voyager USB et des écrans tactiles 17 ou 21 pouces qui doivent leur être commandés. Identify de la société ELEKTA C’était l’une des principales nouveautés annoncées par cette firme à l’ESTRO en mai 2011 puis présenté à nouveau à l’ASTRO.
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Le but est triple : vérifier que le patient est le bon, qu’il va être traité au bon endroit et avec le bon jeu d’accessoires de contention. L’ensemble est associé au logiciel record and verify MOSAIQ. Techniquement, il s’appuie sur un système de puce RFID et de caméra infra-rouges. Une puce RFID est attribuée au patient, par exemple par l’intermédiaire d’un bracelet. Sa présence dans la salle permet de vérifier qu’il s’agit du bon patient. Le système de caméra infrarouge, quant à lui, permet de monitorer la position de la table de traitement et ainsi s’assurer que le positionnement en cours de mise en place correspond bien à celui prévu pour ce patient. Enfin, des puces RFID peuvent être également apposées sur les systèmes de contentions qui sont alors affectés à ce patient dans le logiciel. L’ensemble de ces paramètres, y compris la photo du patient sont affichés sur un grand écran tactile dans la salle de traitement. Si tous les voyants sont au vert, le traitement peut être délivré. La mise en route du faisceau est alors complètement asservie à ce système d’identification. Cette même interface peut également être proposée sur tablette tactile. Ce produit n’est pour l’instant pas disponible commercialement mais le sera vraisemblablement au cours de l’année 2013. Des développements sont en cours pour utiliser les empreintes digitales et réaliser de la géo-localisation. RF Suite de la société CIVCO Cette importante société américaine est connue dans le domaine de la radiothérapie externe essentiellement pour ces dispositifs de contention. Depuis environ 3 ans, elle commercialise le produit RF Suite. Véritable système de géo-localisation, le système RF Track est conçu pour équiper un service entier de bornes RFID et ainsi savoir où se trouve le patient dans la structure. Dans la salle de traitement, l’interface permet de vérifier d’une part l’identité du patient (préalablement doté d’une puce grâce à un système de carte personnalisée), et d’autre part que tous les
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accessoires de contention ou de traitement prévus sont bien présents dans la salle. Le traitement débute quand tous les éléments sont réunis. Afin de faciliter le workflow général du service, CIVCO propose de multiplier les bornes RFID et de doter également les dossiers patients, les médecins ou les personnels de puce RFID afin de pouvoir les localiser instantanément ! Pour l’instant, ce système ne semble pas être interfacé avec les principaux logiciels Record and Verify du marché. Un système est d’ores et déjà installé au John Moores Cancer Center de San Diego (Californie – États-Unis) et un autre système a été mise en route dans un centre milanais il y a quelques mois. En France, ce système est commercialisé par l’entreprise Eckert&Ziegler- Bebig. En dehors de ces produits, des expérimentations sont en cours, comme au Centre Hospitalier de Chambéry ou encore au Centre Oscar Lambret de Lille, pour mettre en place des dispositifs d’identitogilance par reconnaissance biométrique utilisant des produits en dehors du strict champ de la radiothérapie. Nul doute que dans le cadre des nécessaires mises en place de système d’assurance de la qualité en radiothérapie externe, ce genre d’outils va tendre à se démocratiser.
CONCLUSION Depuis plusieurs années et de plus en plus, l’approche thérapeutique d’une pathologie repose sur une évaluation des différentes techniques possibles que ce soit au niveau des traitements pharmaceutiques – anticancéreux ou hormonaux – que des possibilités en termes de biologie moléculaire, des différentes voies chirurgicales ou des techniques de radiothérapie standards, dédiées ou complexes. L’augmentation du nombre de possibilités de traitement et la rapidité des évolutions techniques impliquent ainsi une réflexion quasi permanente et une remise en cause des pratiques professionnelles. Pour chaque nouvelle technique, il est nécessaire de l’intégrer progressivement dans une démarche thérapeutique ciblée et d’évaluer par des études
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randomisées son efficacité, sa validité et son apport par rapport à des techniques plus classiques. Or cette situation d’évolution permanente et rapide ne permet pas à la communauté médicale de procéder à l’intégration de toutes ces nouvelles techniques aussi rapidement que souhaité et d’évaluer leur bénéfice médical par rapport aux techniques actuelles. Certaines études ont pu valider le bénéfice de celles-ci dans le cadre du traitement de certains types de cancer et pour des localisations précises. Il reste encore un travail important pour établir une cartographie claire de l’intérêt et du bénéfice de toutes ces nouvelles techniques par rapport à toutes les indications médicales existantes. Au niveau du plateau technique de radiothérapie, le choix d’une nouvelle technique thérapeutique repose sur un projet médical et ce après une évaluation des différentes techniques proposées. Ce projet médical doit clairement intégrer la file active de patients concernés ainsi qu’une évaluation du workflow engendré par sa mise en place. Mais ce choix doit aussi prendre en compte l’environnement existant : les moyens mis à disposition, les possibilités humaines, techniques, financières, les collaborations – effectives ou possibles – avec les autres disciplines et la prise en charge global du patient. De plus, en fonction de son impact, ce projet doit s’intégrer dans une stratégie de service, de pôle, et souvent dans une stratégie d’établissement voir interétablissement, régionale et parfois nationale. Les progrès et les consolidations techniques des modalités d’imagerie et de radiothérapie bouleversent aujourd’hui la prise en charge thérapeutique du patient. L’élargissement des possibilités de traitements qu’offre l’évolution technologique, portée par la recherche et par l’industrie modifie l’approche médicale. De fait l’évolution rapide de toutes ces techniques thérapeutiques complexifie sensiblement l’approche du plateau technique de demain et notamment celui de la radiothérapie. En résumé, la création et l’évolution du plateau de radiothérapie doit
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prendre en compte différents éléments de contexte et d’environnement : • la possibilité d’intégration des évolutions techniques de radiothérapie dans un plateau existant que ce soit au niveau technique et en fonction des moyens humains et financiers disponibles ; • la pertinence de la mise en place d’une nouvelle technique en fonction de la stratégie médicale de service, d’établissement, voire de territoire ; • la capacité d’assurer la qualité et la sécurité de traitement avec ces
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nouvelles techniques de part la compétence et le nombre d’acteurs concernés ; • le respect de la demande des patients pour une prise en charge personnalisée, la mieux adaptée, la plus confortable leur permettant une amélioration de leur qualité de vie ; • le respect de modèles économiques fiables permettant de garantir la mise en place et le développement de ces plateaux techniques. Devant l’inflation des dépenses de santé des pays européens, dans un contexte
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économique actuel morose, le challenge est complexe. Avoir une politique de santé publique, capable de prendre en charge une population dont l’espérance de vie ne cesse de croître, devant faire face aux pathologies des pays industrialisés, intégrant les évolutions techniques en particulier en radiothérapie, offrant aux patients les traitements les mieux adaptés, tout en garantissant la maîtrise des coûts, relève d’un exercice difficile mais indispensable si on souhaite maintenir une offre de soins conforme aux attentes de nos concitoyens.
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