simulation virtuelle balistique des faisceaux
TRANSCRIPT
Simulation et contentions
Sandrine HUGER
Personne Spécialisée en
Radiophysique Médicale (PSRM)
Introduction
Traitement en radiothérapie implique :
1. Connaissance du volume cible et des organes à risques
(OARs)
2. Choix d’une balistique d’irradiation optimale
But :
- Délivrer une dose homogène aux volumes cibles => Obtenir un
contrôle local
- Limiter la dose aux OARs => Eviter des complications pour le
patient
Mise en œuvre d’une radiothérapie
conformationnelle, RCMI, Stéréotaxie
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Positionnement immobilisation
du patient
Contrôles pré-traitement:
Imagerie
Contrôle fichier traitement
Acquisition des données anatomiques (CT scan)
Délinéation des volumes
Dosimétrie Mise en place des faisceaux d’irradiation
Prescription de
dose
Traitement
La chaine de traitement en radiothérapie
Définition des volumes, des champs d’irradiation, de tous les paramètres
de traitement sans que le patient soit présent
=> SIMULATION VIRTUELLE
Simuler sur un ordinateur les différentes étapes nécessaires à la
réalisation d’un traitement en radiothérapie
Une chaine de simulation virtuelle intègre :
- Un système d’imagerie utilisé spécifiquement pour la radiothérapie
- Une station de simulation virtuelle
Simulation virtuelle
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Positionnement immobilisation
du patient
Contrôles pré-traitement:
Imagerie
Contrôle fichier traitement
Acquisition des données anatomiques (CT scan)
Délinéation des volumes
Traitement
Dosimétrie Mise en place des faisceaux d’irradiation
Prescription de
dose
Traitement
La chaine de traitement en radiothérapie Etapes de la simulation virtuelle
Reproductibilité du traitement de
radiothérapie
• Etalement du traitement en radiothérapie :
X séances => Positionnement du patient à chaque séance
• Simulation du traitement réalisée sur une imagerie considérant
l’anatomie du patient à un instant t0
Hypothèse que l’anatomie du patient est identique à chaque séance
Importance de la reproductibilité du traitement
Risque en radiothérapie :
- Si traitement non reproductible :
o risque de diminuer le contrôle locorégional
o d’éliminer la possibilité de guérir
o diminuer la qualité de vie des patients
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Positionnement immobilisation
du patient
Contrôles pré-traitement:
Imagerie
Contrôle fichier traitement
Acquisition des données anatomiques (CT scan)
Délinéation des volumes
Dosimétrie Mise en place des faisceaux d’irradiation
Prescription de
dose
Traitement
La chaine de traitement en radiothérapie
Positionnement
Immobilisation du patient
• Choix du positionnement et de l’immobilisation du patient
position reproductible
• Choix du système de contention
Doit être adapté :
- à la localisation traitée
- au confort du patient
- à la technique de traitement : radiothérapie conformationnelle par modulation
d’intensité (RCMI), radiothérapie stéréotaxique …
- à la dose délivrée
• Connaître la reproductibilité du système de contention
• Objectifs de la contention :
Réduire les marges à appliquer autour du volume cible
+/- avec système d’imagerie utilisé pour la vérification du positionnement des
patients
• Choix d’un système de contention : Crâne
Positionnement
Immobilisation du patient
Masques thermoformés personnalisés
(3 points de fixation)
Cales pour s’adapter à la
courbure du patient
• Choix d’un système de contention : Tête et cou - médiastin
Positionnement
Immobilisation du patient
Masque thermoformé (5 points de fixation)
Bouchon
Menton relevé
• Choix d’un système de contention : pelvis
Positionnement
Immobilisation du patient
Masque thermoformé
Mousse genoux Cale pied
• Choix d’un système de contention : sein
Positionnement
Immobilisation du patient
Bras relevés au dessus de la tête
Mousse genoux
• Choix du système de contention : matelas à décompression
Positionnement
Immobilisation du patient
Personnalisation de la contention
Reproductibilité
Confort
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Positionnement immobilisation
du patient
Contrôles pré-traitement:
Imagerie
Contrôle fichier traitement
Acquisition des données anatomiques (CT scan)
Délinéation des volumes
Traitement
Dosimétrie Mise en place des faisceaux d’irradiation
Prescription de
dose
Traitement
La chaine de traitement en radiothérapie
• Imagerie scanner = imagerie de référence pour la
radiothérapie
• Systèmes d’acquisition des données anatomiques :
Simulateur – scanner
Scanner
Acquisition des données anatomiques
• Particularités du système d’imagerie
scanner dédié à la radiothérapie :
Plateau de table rigide
Diamètre du tunnel : 70 à 85 cm
Image avec contours externes (Choix du champ
de vue – FOV)
Coupes axiales jointives et perpendiculaires par
rapport au plan
Lien avec le logiciel de dosimétrie
Acquisition des données anatomiques
Scanner
• Génère un volume 3D du patient
• Restitue les contours du patient sans déformation
• Bon contraste
• Bonne résolution spatiale
• Permet de prendre en compte les densités tissulaires du patient
• Génère des images digitales radiographiques – DRRs (Digital
Reconstructed Radiograph) de qualité
Acquisition des données anatomiques
Scanner
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 1 2 3 4
UH
Densité électronique relative à l’eau
Constance des nombre CT
Air : -1000 UH
Poumon : -600 à – 900 UH
Eau : 0 UH
0s : + 700 à + 2000 UH
• Mise en place du patient :
Patient installé en position de traitement avec contention
Acquisition des données anatomiques
Scanner
• Mise en place du patient:
Système de lasers pour alignement du patient
- Définition d’un isocentre de référence (coordonnées X, Y et Z) : 3 croix
dessinées à la peau (sur un masque, sur une contention)
Acquisition des données anatomiques
Scanner
• Utilisation de marqueur radio-opaque sur l’isocentre de référence
visible sur l’imagerie scanner
Acquisition des données anatomiques
Scanner
Patient en position de traitement avec contention
Acquisition d’une imagerie volumique
- Résolution spatiale et contraste < scanner
- Temps d’acquisition long (plus d’une minute)
Acquisition des données anatomiques
Simulateur - scanner
Transfert des images
• Exportation des images du scanner ou du simulateur-scanner
vers le logiciel de dosimétrie (format DICOM).
• Logiciel de dosimétrie:
• Reconstruction en 3D du patient
• Visualisation des vues sagittales, coronales, frontales, obliques
• Délinéation des volumes
• Mise en place de la balistique d’irradiation
• Calcul de la distribution de dose : vérification du respect des doses aux
volumes d’intérêt
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Positionnement immobilisation
du patient
Contrôles pré-traitement:
Imagerie
Contrôle fichier traitement
Acquisition des données anatomiques (CT scan)
Délinéation des volumes
Traitement
Dosimétrie Mise en place des faisceaux d’irradiation
Prescription de
dose
Traitement
La chaine de traitement en radiothérapie
Délinéation des volumes
• Sur chaque coupe axiale :
Délinéation des contours externes du patient
Délinéation des volumes cibles
Délinéation des organes à risque
• Outils pour la délinéation :
Contourage manuel ou automatique
Atlas anatomique
Outils 4D
Délinéation des volumes
• Aide à la précision de la délinéation des volumes d’intérêt
Fenêtre de visualisation
Zoom de visualisation
Délinéation des volumes
• Aide à la précision de la délinéation des volumes d’intérêt
Imagerie multi-modalité :
- Aide pour la délinéation des volumes cibles et/ou OARs
- Augmente la précision de la délinéation
+ logiciel de recalage d’images et logiciel de fusion
Validation médicale indispensable +++++
Localisation encéphale
Délinéation des volumes
Localisation poumon
Délinéation des volumes
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Positionnement immobilisation
du patient
Contrôles pré-traitement:
Imagerie
Contrôle fichier traitement
Acquisition des données anatomiques (CT scan)
Délinéation des volumes
Traitement
Dosimétrie Mise en place des faisceaux d’irradiation
Prescription de
dose
Traitement
La chaine de traitement en radiothérapie
Définir :
- Qualité des faisceaux d’irradiation
- Nombre de faisceaux
- Porte d’entrée et orientation des faisceaux
- Forme des champs d’irradiation
Mise en place des faisceaux d’irradiation
Outil de simulation virtuelle
Visualisation en 3D des faisceaux d’irradiation sur
l’anatomie 3D du patient
Mise en place des faisceaux d’irradiation
Module 3D dynamique
Représentation en temps réel du volume cibles et
des OARs en fonction de l’orientation du bras de
l’accélérateur et de la table
Recherche visuelle de la meilleure géométrie
d’irradiation par l’utilisateur
Mise en place des faisceaux d’irradiation Outils de simulation virtuelle
Beam’s eyes view : BEV
Visualisation des structures anatomiques par un
observateur situé à l’origine du faisceau
• Choisir l’incidence du faisceau optimale couvrant le volume cible
tout en excluant les OARs
• Définir la forme du champ d’irradiation autour du PTV avec une
marge donnée
Mise en place des faisceaux d’irradiation Outils de simulation virtuelle
DRR = Digital Reconstructed Radiograph
Image analogue à un cliché radiologique
calcul d’une DRR pour chaque incidence de faisceau
Mise en place des faisceaux d’irradiation Outils de simulation virtuelle
Room’s view :
Vue de l’enveloppe du faisceau sur une
représentation 3D du patient par un observateur
placé dans la salle.
Mise en place des faisceaux d’irradiation Outils de simulation virtuelle
• Vue globale de la technique envisagée (recoupe,
divergence des faisceaux)
Mise en place des faisceaux d’irradiation Outils de simulation virtuelle
• Vue globale de la salle
Mise en place des faisceaux d’irradiation Outils de simulation virtuelle
Mise en place des faisceaux d’irradiation Balistique Prostate
Mise en place des faisceaux d’irradiation Balistique Sein
Mise en place des faisceaux d’irradiation Balistique Encéphale
Optimisation géométrique
Optimisation dosimétrique
Mise en place des faisceaux d’irradiation
Valider sur le patient réel la balistique
définie sur le patient virtuel
Contrôle de qualité de la simulation virtuelle
• Comparaison visuelle de l’imagerie de contrôle avec
l’imagerie de référence (DRR)
Contrôle de qualité de la simulation virtuelle
• Validation de la forme des champs, des dimensions de champs
Contrôle de qualité de la simulation virtuelle
Conclusion
• Simulation virtuelle : étape indispensable à la
préparation du traitement d’un patient en radiothérapie
• Intègre :
L’immobilisation du patient : reproductibilité du traitement
L’acquisition des données anatomiques
La délinéation des volumes : validation médicale
indispensable
Mise en place de la balistique d’irradiation : importance de la
connaissance des logiciels de dosimétrie
• Autres moyens associés :
Réseau
Système de planification des traitements
Accélérateurs
Programme de contrôle de qualité
+ moyens humains
Equipe pluridisciplinaire :
- Radiothérapeute
- Dosimétriste, Manipulateur
- Physicien
- Radiologue
Conclusion