chef de service service de radiothérapie département …€¢possibilité d‟‟envisager un...
TRANSCRIPT
Aperccedilu de la radiotheacuterapie
Philippe A COUCKE
Chef de Service
Service de Radiotheacuterapie
Deacutepartement de Physique Meacutedicale
La radiotheacuterapie en 5 actes bull Acte I
ndash Importance de la radiotheacuterapie
bull Acte II ndash Bases de radiobiologie et de
radiophysique
bull Acte III ndash Le parcours du patient
bull Acte IV ndash Histoire et futur
bull Acte V ndash Deacutemarche qualiteacute
bull Epilogue ndash Aspects eacuteconomiques
Acte I
Importance de la
radiotheacuterapie
Quelques chiffres
bull + 70000 cas de cancers par an en Belgique
dont + 35000 sont soumis agrave un traitement de
radiotheacuterapie
ndash Source registre des cancers de Belgique OMS
bull + 40-50 des patients peuvent espeacuterer une
gueacuterison et de ces gueacuterisons la moitieacute est
attribuable agrave la radiotheacuterapie
ndash Source OMS
Manque de visibiliteacute
Rocircle de la radiotheacuterapie
La radiotheacuterapie
est un traitement
local reacutegional
Degraves lors quelle peut ecirctre son utiliteacute dans une maladie
potentiellement systeacutemique
Diffeacuterence de perspective hellip (1)
bull La theacuteorie loco-reacutegionale = la maladie est d‟abord strictement locale et la progression se fait de faccedilon continue et logique (theacuteorie de Halsted ndash 1907)
bull Les traitements agressifs locaux ont un impact sur la survie puisque ils sont censeacutes empecirccher la survenue d‟abord de meacutetas ganglionnaires et par la suite des meacutetastases agrave distance
La radiotheacuterapie est utile
Diffeacuterence de perspective hellip (2)
bull La theacuteorie systeacutemique = survenue de meacutetastases mecircme si la T est controcircleacutee localement par une chirurgie agressive (Theacuteorie de Fisher ndash 1977)
bull Cette theacuteorie preacutedit que des traitements qui ameacuteliorent le controcircle local n‟auront que peu d‟effet sur la survie
La radiotheacuterapie est inutile
voire mecircme deacuteleacutetegravere
Limites de ces deux modegraveles
bull L‟hypothegravese de B Fisher est binaire ndash Il y a ou il n‟y a pas de meacutetastases
bull Dans l‟approche de Halsted on considegravere que ndash Les meacutetastases (atteinte systeacutemique)
n‟apparaissent qu‟apregraves l‟eacutetape de disseacutemination ganglionnaire
ndash Quand ces meacutetastases systeacutemiques surviennent elles sont d‟origine heacutematogegravenes extensives et geacuteneacuteraliseacutees
Dans les deux modegraveles on fait abstraction drsquoun
stade intermeacutediaire
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
La radiotheacuterapie en 5 actes bull Acte I
ndash Importance de la radiotheacuterapie
bull Acte II ndash Bases de radiobiologie et de
radiophysique
bull Acte III ndash Le parcours du patient
bull Acte IV ndash Histoire et futur
bull Acte V ndash Deacutemarche qualiteacute
bull Epilogue ndash Aspects eacuteconomiques
Acte I
Importance de la
radiotheacuterapie
Quelques chiffres
bull + 70000 cas de cancers par an en Belgique
dont + 35000 sont soumis agrave un traitement de
radiotheacuterapie
ndash Source registre des cancers de Belgique OMS
bull + 40-50 des patients peuvent espeacuterer une
gueacuterison et de ces gueacuterisons la moitieacute est
attribuable agrave la radiotheacuterapie
ndash Source OMS
Manque de visibiliteacute
Rocircle de la radiotheacuterapie
La radiotheacuterapie
est un traitement
local reacutegional
Degraves lors quelle peut ecirctre son utiliteacute dans une maladie
potentiellement systeacutemique
Diffeacuterence de perspective hellip (1)
bull La theacuteorie loco-reacutegionale = la maladie est d‟abord strictement locale et la progression se fait de faccedilon continue et logique (theacuteorie de Halsted ndash 1907)
bull Les traitements agressifs locaux ont un impact sur la survie puisque ils sont censeacutes empecirccher la survenue d‟abord de meacutetas ganglionnaires et par la suite des meacutetastases agrave distance
La radiotheacuterapie est utile
Diffeacuterence de perspective hellip (2)
bull La theacuteorie systeacutemique = survenue de meacutetastases mecircme si la T est controcircleacutee localement par une chirurgie agressive (Theacuteorie de Fisher ndash 1977)
bull Cette theacuteorie preacutedit que des traitements qui ameacuteliorent le controcircle local n‟auront que peu d‟effet sur la survie
La radiotheacuterapie est inutile
voire mecircme deacuteleacutetegravere
Limites de ces deux modegraveles
bull L‟hypothegravese de B Fisher est binaire ndash Il y a ou il n‟y a pas de meacutetastases
bull Dans l‟approche de Halsted on considegravere que ndash Les meacutetastases (atteinte systeacutemique)
n‟apparaissent qu‟apregraves l‟eacutetape de disseacutemination ganglionnaire
ndash Quand ces meacutetastases systeacutemiques surviennent elles sont d‟origine heacutematogegravenes extensives et geacuteneacuteraliseacutees
Dans les deux modegraveles on fait abstraction drsquoun
stade intermeacutediaire
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Acte I
Importance de la
radiotheacuterapie
Quelques chiffres
bull + 70000 cas de cancers par an en Belgique
dont + 35000 sont soumis agrave un traitement de
radiotheacuterapie
ndash Source registre des cancers de Belgique OMS
bull + 40-50 des patients peuvent espeacuterer une
gueacuterison et de ces gueacuterisons la moitieacute est
attribuable agrave la radiotheacuterapie
ndash Source OMS
Manque de visibiliteacute
Rocircle de la radiotheacuterapie
La radiotheacuterapie
est un traitement
local reacutegional
Degraves lors quelle peut ecirctre son utiliteacute dans une maladie
potentiellement systeacutemique
Diffeacuterence de perspective hellip (1)
bull La theacuteorie loco-reacutegionale = la maladie est d‟abord strictement locale et la progression se fait de faccedilon continue et logique (theacuteorie de Halsted ndash 1907)
bull Les traitements agressifs locaux ont un impact sur la survie puisque ils sont censeacutes empecirccher la survenue d‟abord de meacutetas ganglionnaires et par la suite des meacutetastases agrave distance
La radiotheacuterapie est utile
Diffeacuterence de perspective hellip (2)
bull La theacuteorie systeacutemique = survenue de meacutetastases mecircme si la T est controcircleacutee localement par une chirurgie agressive (Theacuteorie de Fisher ndash 1977)
bull Cette theacuteorie preacutedit que des traitements qui ameacuteliorent le controcircle local n‟auront que peu d‟effet sur la survie
La radiotheacuterapie est inutile
voire mecircme deacuteleacutetegravere
Limites de ces deux modegraveles
bull L‟hypothegravese de B Fisher est binaire ndash Il y a ou il n‟y a pas de meacutetastases
bull Dans l‟approche de Halsted on considegravere que ndash Les meacutetastases (atteinte systeacutemique)
n‟apparaissent qu‟apregraves l‟eacutetape de disseacutemination ganglionnaire
ndash Quand ces meacutetastases systeacutemiques surviennent elles sont d‟origine heacutematogegravenes extensives et geacuteneacuteraliseacutees
Dans les deux modegraveles on fait abstraction drsquoun
stade intermeacutediaire
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Quelques chiffres
bull + 70000 cas de cancers par an en Belgique
dont + 35000 sont soumis agrave un traitement de
radiotheacuterapie
ndash Source registre des cancers de Belgique OMS
bull + 40-50 des patients peuvent espeacuterer une
gueacuterison et de ces gueacuterisons la moitieacute est
attribuable agrave la radiotheacuterapie
ndash Source OMS
Manque de visibiliteacute
Rocircle de la radiotheacuterapie
La radiotheacuterapie
est un traitement
local reacutegional
Degraves lors quelle peut ecirctre son utiliteacute dans une maladie
potentiellement systeacutemique
Diffeacuterence de perspective hellip (1)
bull La theacuteorie loco-reacutegionale = la maladie est d‟abord strictement locale et la progression se fait de faccedilon continue et logique (theacuteorie de Halsted ndash 1907)
bull Les traitements agressifs locaux ont un impact sur la survie puisque ils sont censeacutes empecirccher la survenue d‟abord de meacutetas ganglionnaires et par la suite des meacutetastases agrave distance
La radiotheacuterapie est utile
Diffeacuterence de perspective hellip (2)
bull La theacuteorie systeacutemique = survenue de meacutetastases mecircme si la T est controcircleacutee localement par une chirurgie agressive (Theacuteorie de Fisher ndash 1977)
bull Cette theacuteorie preacutedit que des traitements qui ameacuteliorent le controcircle local n‟auront que peu d‟effet sur la survie
La radiotheacuterapie est inutile
voire mecircme deacuteleacutetegravere
Limites de ces deux modegraveles
bull L‟hypothegravese de B Fisher est binaire ndash Il y a ou il n‟y a pas de meacutetastases
bull Dans l‟approche de Halsted on considegravere que ndash Les meacutetastases (atteinte systeacutemique)
n‟apparaissent qu‟apregraves l‟eacutetape de disseacutemination ganglionnaire
ndash Quand ces meacutetastases systeacutemiques surviennent elles sont d‟origine heacutematogegravenes extensives et geacuteneacuteraliseacutees
Dans les deux modegraveles on fait abstraction drsquoun
stade intermeacutediaire
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Manque de visibiliteacute
Rocircle de la radiotheacuterapie
La radiotheacuterapie
est un traitement
local reacutegional
Degraves lors quelle peut ecirctre son utiliteacute dans une maladie
potentiellement systeacutemique
Diffeacuterence de perspective hellip (1)
bull La theacuteorie loco-reacutegionale = la maladie est d‟abord strictement locale et la progression se fait de faccedilon continue et logique (theacuteorie de Halsted ndash 1907)
bull Les traitements agressifs locaux ont un impact sur la survie puisque ils sont censeacutes empecirccher la survenue d‟abord de meacutetas ganglionnaires et par la suite des meacutetastases agrave distance
La radiotheacuterapie est utile
Diffeacuterence de perspective hellip (2)
bull La theacuteorie systeacutemique = survenue de meacutetastases mecircme si la T est controcircleacutee localement par une chirurgie agressive (Theacuteorie de Fisher ndash 1977)
bull Cette theacuteorie preacutedit que des traitements qui ameacuteliorent le controcircle local n‟auront que peu d‟effet sur la survie
La radiotheacuterapie est inutile
voire mecircme deacuteleacutetegravere
Limites de ces deux modegraveles
bull L‟hypothegravese de B Fisher est binaire ndash Il y a ou il n‟y a pas de meacutetastases
bull Dans l‟approche de Halsted on considegravere que ndash Les meacutetastases (atteinte systeacutemique)
n‟apparaissent qu‟apregraves l‟eacutetape de disseacutemination ganglionnaire
ndash Quand ces meacutetastases systeacutemiques surviennent elles sont d‟origine heacutematogegravenes extensives et geacuteneacuteraliseacutees
Dans les deux modegraveles on fait abstraction drsquoun
stade intermeacutediaire
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Rocircle de la radiotheacuterapie
La radiotheacuterapie
est un traitement
local reacutegional
Degraves lors quelle peut ecirctre son utiliteacute dans une maladie
potentiellement systeacutemique
Diffeacuterence de perspective hellip (1)
bull La theacuteorie loco-reacutegionale = la maladie est d‟abord strictement locale et la progression se fait de faccedilon continue et logique (theacuteorie de Halsted ndash 1907)
bull Les traitements agressifs locaux ont un impact sur la survie puisque ils sont censeacutes empecirccher la survenue d‟abord de meacutetas ganglionnaires et par la suite des meacutetastases agrave distance
La radiotheacuterapie est utile
Diffeacuterence de perspective hellip (2)
bull La theacuteorie systeacutemique = survenue de meacutetastases mecircme si la T est controcircleacutee localement par une chirurgie agressive (Theacuteorie de Fisher ndash 1977)
bull Cette theacuteorie preacutedit que des traitements qui ameacuteliorent le controcircle local n‟auront que peu d‟effet sur la survie
La radiotheacuterapie est inutile
voire mecircme deacuteleacutetegravere
Limites de ces deux modegraveles
bull L‟hypothegravese de B Fisher est binaire ndash Il y a ou il n‟y a pas de meacutetastases
bull Dans l‟approche de Halsted on considegravere que ndash Les meacutetastases (atteinte systeacutemique)
n‟apparaissent qu‟apregraves l‟eacutetape de disseacutemination ganglionnaire
ndash Quand ces meacutetastases systeacutemiques surviennent elles sont d‟origine heacutematogegravenes extensives et geacuteneacuteraliseacutees
Dans les deux modegraveles on fait abstraction drsquoun
stade intermeacutediaire
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Diffeacuterence de perspective hellip (1)
bull La theacuteorie loco-reacutegionale = la maladie est d‟abord strictement locale et la progression se fait de faccedilon continue et logique (theacuteorie de Halsted ndash 1907)
bull Les traitements agressifs locaux ont un impact sur la survie puisque ils sont censeacutes empecirccher la survenue d‟abord de meacutetas ganglionnaires et par la suite des meacutetastases agrave distance
La radiotheacuterapie est utile
Diffeacuterence de perspective hellip (2)
bull La theacuteorie systeacutemique = survenue de meacutetastases mecircme si la T est controcircleacutee localement par une chirurgie agressive (Theacuteorie de Fisher ndash 1977)
bull Cette theacuteorie preacutedit que des traitements qui ameacuteliorent le controcircle local n‟auront que peu d‟effet sur la survie
La radiotheacuterapie est inutile
voire mecircme deacuteleacutetegravere
Limites de ces deux modegraveles
bull L‟hypothegravese de B Fisher est binaire ndash Il y a ou il n‟y a pas de meacutetastases
bull Dans l‟approche de Halsted on considegravere que ndash Les meacutetastases (atteinte systeacutemique)
n‟apparaissent qu‟apregraves l‟eacutetape de disseacutemination ganglionnaire
ndash Quand ces meacutetastases systeacutemiques surviennent elles sont d‟origine heacutematogegravenes extensives et geacuteneacuteraliseacutees
Dans les deux modegraveles on fait abstraction drsquoun
stade intermeacutediaire
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Diffeacuterence de perspective hellip (2)
bull La theacuteorie systeacutemique = survenue de meacutetastases mecircme si la T est controcircleacutee localement par une chirurgie agressive (Theacuteorie de Fisher ndash 1977)
bull Cette theacuteorie preacutedit que des traitements qui ameacuteliorent le controcircle local n‟auront que peu d‟effet sur la survie
La radiotheacuterapie est inutile
voire mecircme deacuteleacutetegravere
Limites de ces deux modegraveles
bull L‟hypothegravese de B Fisher est binaire ndash Il y a ou il n‟y a pas de meacutetastases
bull Dans l‟approche de Halsted on considegravere que ndash Les meacutetastases (atteinte systeacutemique)
n‟apparaissent qu‟apregraves l‟eacutetape de disseacutemination ganglionnaire
ndash Quand ces meacutetastases systeacutemiques surviennent elles sont d‟origine heacutematogegravenes extensives et geacuteneacuteraliseacutees
Dans les deux modegraveles on fait abstraction drsquoun
stade intermeacutediaire
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Limites de ces deux modegraveles
bull L‟hypothegravese de B Fisher est binaire ndash Il y a ou il n‟y a pas de meacutetastases
bull Dans l‟approche de Halsted on considegravere que ndash Les meacutetastases (atteinte systeacutemique)
n‟apparaissent qu‟apregraves l‟eacutetape de disseacutemination ganglionnaire
ndash Quand ces meacutetastases systeacutemiques surviennent elles sont d‟origine heacutematogegravenes extensives et geacuteneacuteraliseacutees
Dans les deux modegraveles on fait abstraction drsquoun
stade intermeacutediaire
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Theacuteorie locale vs Systeacutemique Quelle est la veacuteriteacute
bull Quel est lrsquoeacutevidence
ndash Le screening par mammographie reacuteduit la
mortaliteacute par cancer du sein (diagnostic
preacutecoce)
ndash Des essais randomiseacutes montrent la relation entre
controcircle local et survie chez les patientes qui ont
eacuteteacute irradieacutees apregraves chirurgie
ndash La meacuteta-analyse (EBCTCG) montre que
l‟ameacutelioration significative du controcircle local par
radiotheacuterapie agrave 5 ans se traduit en un beacuteneacutefice
en survie au moins eacutegal voir mecircme supeacuterieur agrave
celui observeacute apregraves traitement systeacutemique
Exemple Cancer du sein
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Relation entre gueacuterison locale et survie (1)
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Relation entre gueacuterison locale et survie (2)
Gueacuterison
C
H
I
M
I
O
T
H
E
R
C
H
I
R
U
R
G
I
E
R
A
D
I
O
T
H
E
R
T
A 10 49 41
Source OMS
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
La theacuteorie ldquospectrumrdquo
bull Spectre de maladies
ndash Maladie loco-reacutegionale
ndash Maladie oligomeacutetastatique
ndash Maladie multimeacutetastatique
Maladie oligomeacutetastatique
bullCaracteacuteriseacutee par un nombre limiteacute de meacutetastases
bullPossibiliteacute d‟une longue survie
bullPossibiliteacute d‟‟envisager un traitement radical local (chirurgie etou radiotheacuterapie)
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
L‟hypothegravese ldquoSpectrumrdquo S Hellman amp R Weichselbaum
JCO 1995 13(1) 8-10
bull Le cancer repreacutesente un spectre biologique allant d‟une maladie qui peut rester localiseacutee agrave une maladie meacutetastatique
bull Le processus de maligniteacute est une course agrave eacutetapes avec une acquisition progressive de caracteacuteristiques neacutecessaires pour une disseacutemination efficace et geacuteneacuteraliseacutee
bull La probabiliteacute le nombre et mecircme la localisation des sites meacutetastatiques reflegravete le stade de deacuteveloppement tumoral
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Point de vue diffeacuterent hellip
bull Lrsquooncologue meacutedical
ndash Approche systeacutemique
inspireacutee par B Fisher
bull Reacuteponse tumorale
ndash Inteacuteresseacute par la reacuteponse
partielle
bull Le radio-oncologue
ndash Approche spectrale
inspireacutee par Hellman amp
Weichselbaum
bull Survie
ndash Peu inteacuteresseacute par la
reacuteponse partielle
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Nouvelle dimension de la radiotheacuterapie
J Thariat A Leysalle S Vignot P-Y Marcy A Lacout G Bera J-L Lagrange P Clezardin J C
CancerRadiotheacuterapie Volume 16 Issues 56 2012 330 - 338
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Acte II Bases de radiophysique amp radiobiologie
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
La radiophysique
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Dualiteacute de la radiotheacuterapie
bull Rayonnements d‟origine nucleacuteaire ndash Sources radio-actives
bull Rayonnement d‟origine extra-nucleacuteaire ndash Produits par des appareils
bull Depuis toujours associeacutee agrave l‟imagerie meacutedicale dans le grand domaine de l‟eacutelectroradiologie meacutedicale ndash Indications distinctes
bull Radiologie meacutedicale moyens de diagnostic
bull Radiotheacuterapie moyens de traitement
ndash Les limites s‟estompent bull La radiotheacuterapie moderne repose entiegraverement sur l‟imagerie
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Caracteacuteristiques des radiations ionisantes
bull Qualiteacute du rayonnement
ndash La nature (leur substance) et leur eacutenergie (capaciteacute agrave provoquer des ruptures physico-chimiques)
bull Nature ndash Particules (eacutelectrons protons ions
lourds)
ndash Ondes eacutelectro-magneacutetiques (photons de haute eacutenergie)
ndash Nature et eacutenergie conditionnent pouvoir de peacuteneacutetration
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Nature du rayonnement et peacuteneacutetration
tissulaire
bull Rayonnement de particules ndash Masse
ndash Charge
ndash Exemple protons
bull Rayonnement non-particulaire ndash Pas de masse
ndash Pas de charge
ndash Exemple photon
Source IBA
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Classification
Classification Rg Rx Electrons Protons
Nature Photons Particules
Charge -
Particule
Charge +
Origine Radioactiviteacute
naturelle
Tube Acceacuteleacuterateurs de particules
agrave RX
Energie 117 ndash 133
MeV
100 4 - 25
250 KeV MeV
4 ndash 20 MeV gt 50 MeV
Peacuteneacutetration
dans l‟eau
gt 100 cm lt 10 cm
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Type de rayonnements
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Anatomie d‟un acceacuteleacuterateur lineacuteaire
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Source Masson Guide des technologies de l‟imagerie meacutedicale
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Effet photo-eacutelectrique et effet Compton
Dmax (Dose maximale)
= Zone d‟eacutequilibre eacutelectronique
= Zone ou le nombre d‟eacutelectrons arrivant est eacutegal au nombre d‟eacutelectrons eacutejecteacutes
Les rayons x prennent naissance
dans le nuage eacutelectronique de l‟atome
Les rayons gamma sont produits
dans la structure nucleacuteaire de l‟atome
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Photons et eacutelectrons
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Le principe du tir croiseacute
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
RTH par modulation d‟intensiteacute
IMRT
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Modulation de la forme du faisceau
et faisceau dans le faisceau =
modulation d‟intensiteacute 10mm 4mm
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Radiotheacuterapie de haute conformation
Courtesy of Wurzburg
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Principe de base SBRT
y
x
z z
copy PC 2011
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
La radiobiologie
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Cible des radiations ionisantes ADN Cible des radiations ionisantes ADN
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Bases de radiobiologie
bull Effets physiques
ndash Ionisations
ndash Excitations
bull Effets moleacuteculaires
ndash Radiolyse
ndash ADN SSB et DSB
bull Effets cellulaires
ndash Mort cellulaire
ndash Carcinogeacutenegravese
ndash Effets heacutereacuteditaires
bull Effets tissulaires
ndash Deacuteterministes
ndash Stochastiques
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Effet direct vs indirect
En radiotheacuterapie non particulaire il srsquoagit de radiations indirectement ionisantes
Importance de lrsquohypoxie
En preacutesence drsquoO2 formation drsquooxydants puissants et toxique
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
LrsquoADN
comme cible
Troubles de la reacuteplication
et de la transcription
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Effets des radiations dans le temps
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Effets (secondaires) de la radiotheacuterapie
bull Effets deacuteterministes (obligatoires)
ndash Preacutecoces reacuteversibles effets seuil
ndash Graviteacute proportionnelle agrave la dose
ndash Comprenant effets preacutecoces et
tardifs
ndash Lieacutes agrave la mort cellulaire
bull Effets stochastiques (aleacuteatoires)
ndash Survenant agrave long terme
ndash Lieacutes agrave la transformation cellulaire
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Effets des radiations ionisantes
bull Modification du cycle cellulaire ndash Allongement retard de mitose
bull Modifications de l‟ADN ndash Leacutethales
bull Mort cellulaire
ndash Immeacutediate
ndash Diffeacutereacutee
ndash Non leacutethales bull Mutations
bull Transformation
bull Canceacuterisation
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Facteurs qui influencent la sensibiliteacute
cellulaire aux radiations ionisantes
bull Facteurs cellulaires
ndash La radiosensibiliteacute cellulaire intrinsegraveque
ndash Le type cellulaire
ndash Phase du cycle cellulaire
bull Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
ionisantes
bull L‟environnement
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Facteurs cellulaires
bull Radiosensibiliteacute intrinsegraveque
bull Bergonieacute et Tribondeau (1906) ndash laquo Plus une cellule est jeune peu diffeacuterencieacutee agrave forte activiteacute
mitotique plus elle est radiosensible raquo
bull Type de cellules ndash Tissus agrave renouvellement rapide et fort pouvoir de
prolifeacuteration sensible bull Ex Moelle osseuse cellules des muqueuses (intestin)
gonades
ndash Tissus agrave renouvellement lent (peu de mitoses) plus reacutesistant bull Ex neurones cellule musculaire
bull Phase du cycle cellulaire
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Radiosensibiliteacute et phase du cycle cellulaire
bull Cellules plus sensibles
ndash En phase M (mitose) plus
particuliegraverement en meacutetaphase
ndash En synthegravese d‟ARN (G2)
bull Cellules plus reacutesistantes
ndash Peacuteriode de preacuteparation avant
synthegravese d‟ADN (G1)
ndash Pendant la synthegravese d‟ADN (S)
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Radiosensibiliteacute cellulaire tumorale
Exemple Dose Gy Controcircle T
Sensible Seacuteminome
Lymphome
lt 45 gt 90
Intermeacutediaire SCC
Adeacutenoca
50
60
70
gt 90 (mic)
+ 85 (1cm)
+ 70 (3cm)
+ 30 (5cm)
Reacutesistant GBM
Meacutelanome
gt 60
gt 60
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Facteurs lieacutes agrave la nature des radiations
bull TLE = Transfert lineacuteique d‟eacutenergie ndash TLE eacuteleveacute = mort cellulaire importante
ndash Exprimeacute en EBR (efficaciteacute biologique relative par rapport aux photons)
bull Maniegravere d‟appliquer les radiations ionisantes ndash Le fractionnement
ndash Le deacutebit (dose temps = GyT-1)
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
ERB des diffeacuterents types de faisceaux
L‟effet radio-biologique est le plus marqueacute pour les rayons d‟ions de carbone
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Facteurs lieacutes agrave l‟environnement
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Tempeacuterature (hyperthermie)
bull Preacutesence de substances ndash Chimiotheacuterapie conventionnelle
bull Cisplatine 5-FU Mitomycine gemcitabine hellip
ndash Drogues cibleacutees
bull Anti-angiogeacuteniques inhibiteurs EGFR
ndash Radiosensibilisateurs
bull Nimorazole Tirapazaminereg (SR4233)
ndash Radioprotecteurs
bull Amifostinereg (WR-2721)
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Modifier l‟hypoxie tumorale
Overgaard J J Clin Oncol 254066-4074 2007 Controcircle loco-reacutegional HR = 077 (95 CI 071 - 086) Survie HR = 087 (95 CI 080 - 095)
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
La prolifeacuteration tumorale et le facteur temps
bull Prolonger la dureacutee de traitement reacuteduit la probabiliteacute de controcircle
bull Raccourcir le traitement augmente la probabiliteacute de controcircle
bull Les interruptions de traitement sont deacuteleacutetegraveres ndash Perte de +07 Gy par jour
d‟interruption
ndash 15 de perte de controcircle local si une semaine d‟interruption
Withers et al
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Courbe dosereacuteponse Modegravele lineacuteaire quadratique
bull Explique le rapport matheacutematique entre la
dose et la reacuteponse
bull Est d‟application autant pour des cellules
tumorales que les cellules saines
bull Est d‟une utiliteacute pratique en clinique
ndash Moyennant certaines preacutecautions d‟applicabiliteacute
ndash Moyennant une bonne connaissance des
assomptions et des modegraveles biologiques qui
sont agrave la base de la formule
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Jongler entre efficaciteacute et toxiciteacute
n1d1 (1 + d1ab) n2d2 (1 + d2ab) =
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Paramegravetres de traitement
bull Dose totale = nd
bull Dose par fraction = d
bull Dureacutee de traitement = T
bull Radiosensibiliteacute a (eacutepaulement)
bull Sensibiliteacute au changement de d ab
bull Paramegravetres lieacutes agrave la cineacutetique de la
repopulation
-logeSa = nd(1+d(ab)) ndash loge2 (T-Tk)aTpot
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Acte III
Parcours du patient
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Parcours du patient
bull Discussion en COM
bull Simulation
bull Dosimeacutetrie preacutevisionnelle
bull Traitement
bull Controcircle en traitement
bull Controcircle post-traitement
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Importance de la COM
bull Discussion inter-disciplinaire
bull Ideacutealement
ndash Pour tous les patients
ndash Avant toute prise en charge
theacuterapeutique
ndash Suivi de la deacutecision de COM
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Types de radiotheacuterapie
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Immobilisation But assurer la reproductibiliteacute du positionnement du traitement
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Simulation Dosimeacutetrie But acqueacuterir des donneacutees morphologiques et calculer les doses
bull Identifier avec preacutecision la localisation de la
tumeur et son extension loco-reacutegionale
bull De proche en proche
bull Par voie lymphatique
bull Deacutefinir les diffeacuterents volumes
bull GTV = Gross Target Volume = extension
macroscopique de la tumeur
bull CTV = Clinical Target Volume = extension
microscopique de la tumeur
bull PTV = Planning Target Volume = Volume agrave
irradier agrave couvrir par la dose prescrite
Deacutefinition preacutecise des zones cibles (tumeur) et non-cibles (tissus sains)
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Combiner les sources drsquoinformation But donneacutees morphologiques et meacutetaboliques
CT-scan
PET-CT
IRM
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
GTV
CTV
ITV
PTV
Les volumes
drsquointeacuterecirct
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Dosimeacutetrie preacutevisionnelle But deacutefinir la distribution de la dose aux laquo ROI raquo
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Volume T Homogegravene ou heacuteteacuterogegravene
bull Niveau d‟oxygeacutenation
bull Niveau de meacutetabolisme
bull Niveau de prolifeacuteration
bull Preacutesence d‟une cible
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Figure 5 Hypoxia imaging of a metastatic lymph node in the neck The lesion is intensely FDG-avid (A panel) and shows significant
uptake on the 18 F-misonidazole-PET scan (B panel) indicating the presence of a region of significant hypoxia
Figure 3 PETCT image of T3N0M0 carcinoma of the right upper lobe Because the
mediastinal nodes were not FDG-avid the patient could be treated with radiation
therapy to a volume that excluded them significantly reducing the risk of esophageal
toxicity
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Fig 8 Dose distribution (blue iso-dose line-50 Gy green isodose line-70 Gy yellow isodose line-80 Gy) of Cu-ATSM-guided
intensity-modulated radiation therapy
KSClifford Chao Walter R Bosch Sasa Mutic Jason S Lewis Farrokh Dehdashti Mark A Mintun James F Dem
A novel approach to overcome hypoxic tumor resistance Cu-ATSM-guided intensity-modulated radiation therapy
International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics Volume 49 Issue 4 2001 1171 - 1182
httpdxdoiorg101016S0360-3016(00)01433-4
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Figure 4 Assessment of tumor proliferation using 18 F-3-deoxy-3-fluoro-L-thymidine (FLT)-PET scans during radiation therapy for
NSCLC On the baseline scan (A) the primary tumor which shows significant uptake of FLT is indicated by the letter T (B
Michael P Mac Manus Rodney J Hicks
The Role of Positron Emission TomographyComputed Tomography in Radiation Therapy Planning for Patients with Lung
Cancer
Seminars in Nuclear Medicine Volume 42 Issue 5 2012 308 - 319
httpdxdoiorg101053jsemnuclmed201204003
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Le principe du laquo dose-painting raquo
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Le principe du
laquo adaptive dose painting by numbers raquo
Int J Radiat Oncol Biol Phys 2011 Jul 1580(4)1045-55 doi
101016jijrobp201003028 Epub 2010 Jul 17
Adaptive dose painting by numbers for head-and-neck cancer
Duprez F De Neve W De Gersem W Coghe M Madani I
Source
Department of Radiotherapy Ghent University Hospital Ghent Belgium
fredericduprezugentbe
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Traitement
Direction service universitaire de radiotheacuterapie
CHU
CHR CHC CHAL
Gestion administrative
Plateau technique
CREX
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Evolution de la radiotheacuterapie
Quelques angulations
du bras de
l‟acceacuteleacuterateur
+ 1 forme du MLC
par angulation du
bras
+ UM par angulation
Quelques angulations du bras
de l‟acceacuteleacuterateur
+ plusieurs formes du MLC
(= segments)
par angulation du bras
+ UM par segment laquo Toutes raquo les angulations
du bras de l‟acceacuteleacuterateur
+ mouvement continu du MLC
(de CP en CP)
+ UM en continu
VMAT
3D-CRT IMRT V-MAT
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
3DCRT IMRT VMAT
244 UM 367 UM 430 UM
252 UM 509 UM 491 UM
Augmentation des faibles
doses
dues agrave la transmission
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Controcircle positionnement 2D versus 3D
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Controcircles
en traitement
Raaymakers BW et al
Phys Med Biol 2009 54(12) 229-37
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Imagerie = dose = risque images E
(mSv)
=
DxAxF
images
E (mSv)
images
E (mSv)
images
E (mSv)
Diagnostic CT CyberKnife Setup MV Setup CBCT
Intra-cranial target (single session treatment)
1 19 ndash 22 54 024 1 - - - 1 3
Lung target in 3 sessions
1 58 -64 138 356 3 258 3 243
Prostate target in 4 sessions
1 82 ndash 114 196 16 4 53 4 12 92
Accuray bdquoEstimation of the imaging dose for the CyberKnife robotic radiosurgery system‟ (2010)
MJ Murphy et al bdquoThe management of imaging dose during image-guided radiotherapy Report of the AAPM Task Group 75‟
Med Phys 34 4041-4063 (2007)
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Autres sources de deacutegacircts d‟ADN
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Acte IV
Histoire et futur
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Histoire (1)
Deacutecouverte des radiations ionisantes
bull Wilhelm Conrad Roumlntgen (27031945 ndash 10021923)
ndash Etudie le pheacutenomegravene de passage d‟un courant
eacutelectrique agrave travers un gaz sous basse pression
ndash Deacutecouverte des laquo rayons X raquo (Roumlntgenogram )
bull Henri Becquerel (15121852 ndash 25081908)
ndash Deacutecouverte en 1896 par accident de
l‟hyperphosphorescence (recherches sur la
fluorescence des sels d‟uranium)
ndash Rebaptiseacute ulteacuterieurement laquo radioactiviteacute raquo
ndash Uniteacute physique de radioactiviteacute Bq
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Les dinosaures
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Les dinosaures 1
Marie Curie au volant de la Renault-Curie 1907-1917
London Hospital 1905
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
1910 1915
Les dinosaures 2
1910 1920
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Les dinosaures 3
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Les dinosaures 3
1957 traitement d‟un reacutetinoblastome
aux eacutelectrons par Henri Kaplan
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Radiotheacuterapie
moderne et agrave
venir
bull Augmenter la dose au niveau de la cible
tumorale (ameacuteliorer l‟indice de
conformiteacute)
ndash IMRT VMAT SBRT
bull Utiliser des modaliteacutes de radiotheacuterapie agrave
l‟efficaciteacute biologique majoreacutee (BED)
ndash Traitement aux ions de carbone
bull Combiner radiations ionisantes et
drogues cibleacutees
ndash Chimiotheacuterapie hormonotheacuterapies drogues
cibleacutees
ndash Nanoparticules
bull Adapter le traitement
ndash Au patient
ndash A l‟eacutevolution sous traitement
ndash Aux caracteacuteristiques de la tumeur
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Radiotheacuterapie de haute preacutecision
bull SBRT
ndash Stereotactic body radiation therapy
bull Tenir compte du mouvement de la cible
ndash Gating respiratoire
bull Asservir le patient agrave la machine respiration
bloqueacutee ou superficielle
ndash Tracking respiratoire
bull Asservir la machine agrave la respiration du patient
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
Novalis ExacTractrade Snap Verification
Large doses delivered between corrections
CyberKnifereg System Continual Image Guidance
Minimal dose delivered between corrections
Immobilized Spine Intra-Fraction Target Motion
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
The six hallmarks of cancer
Hanahan D Weinberg R The hallmarks of cancer Cell 2000 100 57-70
Changement de paradigme theacuterapeutique
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Effet laquo ablatif raquo A titre de comparaison T1N0M0 NSCLC
Radiotheacuterapie conventionnelle versus CyberKnifereg
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH conventionnelle
bull DT= 66Gy en 33Fx
bull BED1early = 792Gy
bull BED1late = 110Gy
bull Traitement agrave viseacutee curative par RTH CyberKnifereg
bull DT= 60Gy en 3Fx
bull BED2early = 180Gy
bull BED2late = 460Gy
BED1 = n1xd1 [1+d1(ab)] BED2 = n2d2[1+d2(ab)]
Reconverti en fractionnement agrave 2 Gy eacutequivalent agrave 75 fractions ()
Dose physique x effet relatif
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Acte V
Deacutemarche qualiteacute
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
The aviation
safety model
Applied in the
Radiotherapy
Department at CHU
Liegravege
Philippe A COUCKE
Trained by
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
2009
2011
2013
EFQM
global quality management
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Epilogue
Aspects eacuteconomiques
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Perspectives socieacutetales
Comparaison en France des coucircts
Comparaison en France des coucircts
