La simulation virtuelle

Le scanner de simulation virtuelle grand tunnel "Light Speed RT16"

Le scanner de simulation virtuelle grand tunnel « Light Speed RT16 »

Le simulateur virtuel (GE) est un ensemble technique composé d’un scanner grand tunnel, d’une table plane similaire à celle appareils de traitement, d’un système de lasers mobiles pour repérer les volumes et des stations de travail permettant la reconstruction tridimentionnelle de la région à traiter. Le repérage des volumes, la proposition de balistique des faisceaux, les images de références peuvent être réalisés en temps réel ou en différé après le départ du patient sur le « volume virtuel » reconstruit par l’ordinateur.

Le logiciel de simulation virtuelle est constitué de 4 modules :

  • un module de « contourage » qui permet de  » dessiner  » sur les coupes scanner la cible à traiter et les structures critiques à éviter et de définir les coordonnées de la cible.
  • un module de simulation virtuelle qui génère les radiographies numériques utilisées pour la simulation du traitement.
  • un module de fusion d’images permettant de recaler des images réalisées avec différentes modalités, l’IRM pour des lésions cérébrales, ou le TEP Scan au 18F-FDG  pour des lésions des poumons ou de l’oesophage
  • un module d’acquisition 4D permettant d’acquérir le volume cible mobile durant les phases respiratoires d’inspiration et d’expiration (gating respiratoire)

Utilisation en pratique clinique de la simulation virtuelle.

Le patient est placé en position de traitement avec ou sans système de contention sur le plateau plat du scanner. Le système de contention est personnalisé pour chaque patients en fonction de la pathologie traitée.

Acquisition des données anatomiques

Ecran de simulation virtuelle

Ecran de simulation virtuelle

La simulation peut être faite en direct. Les coupes scanners sont acquises et le patient reste sur la table le temps que le radiothérapeute repère le volume cible et positionne le point qui sera l’isocentre de traitement. Les coordonnées de l’isocentre (centre du volume cible) sont transférées au système de lasers mobiles projetant sur la peau du patient la projection de l’isocentre de traitement.

La simulation peut être faite en temps différé dans l’attente d’autres imageries ou quand l’acquisition est synchronisée à la respiration. Le manipulateur de centrage place 3 billes de 1.5 mm sur la projection des lignes lasers à la peau. Il fait ensuite l’acquisition des coupes scanners et transfère celles-ci vers la console de simulation virtuelle. La suite des opérations est effectuée par un radiothérapeute sur la console de simulation virtuelle. Dans ce cas, le patient est libéré à l’issu de l’acquisition scanner et les repères matérialisés par les billes à la peau sont tatoués, définissant un isocentre de référence.

Le radiothérapeute réalise un contourage très précis et en trois dimensions du ou des volumes cibles et des structures saines. Selon les cas, il peut également s’aider d’images IRM ou scintigraphiques en les recalant sur les images scanners.

Simulation du traitement

Simulation virtuelle d'une localisation pulmonaire

Simulation virtuelle d’une localisation pulmonaire

Le logiciel de simulation virtuelle permet de visualiser en 3 D la projection des faisceaux de traitement dans le corps du patient et d’optimiser leur balistique. Des radiographies numériques reconstruites à partir des coupes scanner ou des images surfaciques de projection des faisceaux à la peau sont produites. Avant de commencer le traitement, ces radiographies seront comparées à celles produites par les rayons de l’accélérateur.

Planification dosimétrique 3-D

Exemple de planification dosimétrique d'une lésion prostatique

Exemple de planification dosimétrique d’une lésion prostatique

L’ensemble des images scanner et les données des faisceaux sont transmis vers le système de dosimétrie.

La dosimétrie est l’étape pendant laquelle le physicien calcule et optimise sur un ordinateur dédié la distribution de dose à l’intérieur du patient. La dose est calculée en 3 dimensions dans tous les volumes. Ce calcul tient compte de l’ensemble des données anatomiques du patient et des mesures qu’il a effectuées sur les faisceaux d’irradiations propres à chaque accélérateur. Il peut décider en accord avec le radiothérapeute de modifier la balistique d’irradiation ou de modifier tel ou tel faisceau pour obtenir une distribution de dose optimale qui permet d’irradier la tumeur le mieux possible tout en épargnant les tissus sains.