La radiothérapie synchronisée à la respiration

La radiothérapie synchronisée à la respiration

Les lésions situées dans le thorax ou l’abdomen sont mobiles du fait des mouvements respiratoire du patient. Au cours des cycles respiratoires la lésion subit à la fois des mouvements spatiaux mais aussi des déformations. Le volume de la lésion associé à ses mouvements défini un volume appelé ITV : Internal Target Volume, (ICRU 50, 62).

Durant plusieurs années, l’acquisition du volume ITV a été faite successivement en inspiration, en expiration et en respiration libre. Suivi d’une fusion, cette procédure a permis de visualiser les positions extrêmes du volume et de définir le volume à traiter. Toutefois, cette solution a tendance à surestimer le volume lésionnel.

Acquisition scanner 4D avec un système de caméra enregistrant les cycles respiratoires

Acquisition scanner 4D avec un système de caméra enregistrant les cycles respiratoires

L’objectif de tous les radiothérapeutes est à la fois de bien définir ce volume mais aussi d’essayer de le minimiser au volume de la lésion et augmenter la dose de rayons X. Pour cela, les industriels avec l’aide des radiothérapeutes ont développé des techniques de synchronisation « gating ou porte» de l’acquisition et du traitement, au mouvement de la tumeur. Les techniques de gating consistent à traiter le volume lésionnel pour une position de la lésion choisie.

La respiration bloquée

Cette technique demande la participation du patient qui équipé d’un spiromètre et de lunettes va bloquer sa respiration quelques secondes à un niveau d’amplitude visible dans les lunettes. Cette technique est proposée dans quelques centres et répond à l’objectif bien que le blocage influe sur le volume pulmonaire des patients au cours du traitement

La respiration libre

Le service a choisi de traiter les patients en respiration libre. Le système comporte une caméra infrarouge associée à un ordinateur couplés au scanner (pour la préparation) ou à l’accélérateur (pour le traitement) qui visualise un objet réfléchissant posé sur l’abdomen du patient. Au niveau de l’acquisition, un mode dit rétrospectif permet d’acquérir les coupes sur chaque phase du cycle respiratoire (le nombre de phases est fixé à 10 entre deux inspirations).

Camera infra rouge suivant le mouvement respiratoire

Camera infra rouge suivant le mouvement respiratoire

Suivi du rythme respiratoire à partir d'un marqueur posé sur l'abdomen

Suivi du rythme respiratoire à partir d’un marqueur posé sur l’abdomen

Ce mode assure la visualisation du volume dans toutes les phases respiratoires. Il permet de définir le volume (ITV) mais également de considérer quelques phases du cycle en général proche d’un niveau d’expiration assez stable pour traiter le volume. Le travail de synchronisation des coupes scanner et de la courbe respiratoire est réalisé sur notre station de travail, ADW Advantage 4D (GE), qui décompose l’ensemble des mouvements de la lésion sur les trois plans. Ce mode génère également une image composite résultant de la superposition du volume durant un cycle (mode MIP) et permet la détermination de l’ITV.

Il est aussi possible d’acquérir les volumes en mode prospectif . Dans ce cas, l’ordinateur de la caméra déclenche la production des RX pour un niveau d’amplitude respiratoire choisi. Ce mode peut être intéressant pour le traitement de la glande mammaire.

Modèle d'acquisition d'un ensemble de cycles respiratoires

Modèle d’acquisition d’un ensemble de cycles respiratoires

Le service de radiothérapie utilise la caméra pour définir tous les volumes de lésions pulmonaires ou abdominales en utilisant le mode  rétrospectif. Les volumes à traiter (ITV) sont mieux définis en fonction de la mobilité de la lésion.

Cette technique est aussi utilisée pour adapter l’ITV dans le traitement des petites lésions pulmonaires (Taille = 1cm) repérées en stéréotaxie extra crâniennes. Pour des patients ayant des rythmes respiratoires très irréguliers et de forte amplitude nous utilisons le compresseur diaphragmatique pour limiter l’amplitude des mouvements respiratoires.

L’objectif principal du service est de réaliser ces techniques de « gating » en traitement.

Cependant, en respiration libre, il faut réunir plusieurs conditions, à savoir des cycles respiratoires réguliers, avec un niveau d’amplitude respiratoire assez stable et suffisamment long pour que la durée du traitement soit acceptable.

Enfin, les mouvements des volumes sont plus faibles pour des localisations situées dans le parenchyme pulmonaire supérieur. Ce sont plutôt ces localisations qui vont en bénéficier prioritairement.

Exemple d’acquisition scanner 4D (GE) montrant le mouvement d’une lésion sur un plan coronal dans le lobe pulmonaire supérieur droit