PRINCIPE DE LA RADIOTHERAPIE ET DE LA CURIETHERAPIE

1. PRINCIPE DE LA RADIOTHERAPIE ET DE LA CURIETHERAPIE Agnès LOUIS 09/01/2008

2. L ’équipe de radiothérapie(recom° SFRO 1992) • Le radiothérapeute • seul agréé pour l ’utilisation des appareils de RT • Le radiophysicien • diplôme de 3° cycle en physique • DEA de physique radiologique et médicale • présence obligatoire (appareil Hte E) • Le manipulateur • DE Et la secrétaire…

3. MORTALITE PAR CANCER EN FRANCE • Cancer : • - Première cause de décès chez les hommes: 31% • - Deuxième cause de décès chez la femme : 21% • - Pour l ’ensemble de la population : 2ème cause de décès : 26% • - Entre 35 et 64 ans première cause de décès : 42%

4. LA NATURE DU CANCER • Développement anarchique : • en proliférant anormalement • en envahissant les tissus voisins • en se fixant dans des tissus à distance • qui tendent à récidiver après leur ablation chirurgicale ou la radio/chimiothérapie.

5. LES BASES DU TRAITEMENT • Fonctions : • - Type histo • - Extension pTNM, grade… • - Hote • Locorégional : • - Chirurgie • - Radiothérapie • Général : • - Chimiothérapie • - Immunothérapie • - Hormonothérapie

6. MORTALITE PAR CANCER EN FRANCE HOMMES : Poumon VADS Prostate Colorectal Estomac Pancréas Vessie FEMMES : Sein Colorectal Ovaire Utérus Poumon Estomac VADS

7. GENERALITES • Déf: Utilisation de rayonnements ionisants pour le traitement des cancers •  60% des patients atteints de K seront irradiés • 50% des guérisons lui sont pour partie attribuable

8. GENERALITES • Environ 200 centres de RT en France également répartis entre le public et parapublic et le privé • Environ 400 appareils de haute E • Particules lourdes (protons et neutrons): 3 centres en France (+/- en évaluation) • curieθ: une 100aine de centres

9. GENERALITES • MECANISME D ’ACTION • = Rts cap d ’arracher des e- aux atomes rencontrés • Les sources de rayonnement peuvent être: • des isotopes radioactifs (activité, période radioactive) • électroniques (tubes à RX, accélérateurs) •  « dose absorbée » capable d ’ mort des cellules cancéreuses • par radiolyse de l ’eau • par action directe sur l ’ADN

10. Mécanisme d’action : 4 étapes • Phase physique • Interaction photon-matière • Interaction photon-électrons • Phase physico-chimique • Rupture des pontages moléculaires • Phase cellulaire • Réparation de l’ADN • Phase tissulaire • Précoce • Tardive

11. RADIOBIOLOGIE Séquence des phénomènes induits par les radiations ionisantes

12. PHASE PHYSIQUE Traversée faisceau / matière Dépôt d’énergie Ionisations et excitation Interaction E- / matière = électrostatique Interaction photon / matière = mécanique

13. Phase physique : photon/matière E Auger • Effet Campton = interaction e externe • Photons de 0.3 à 10 MV +++ • Effet photo-électrique= interaction e interne Campton

14. Phase physico-chimique Électrons secondaires = vrais vecteurs de l’effet biologique du rayonnement Effet indirect : Lésions de l’ADN par les RL de la radiolyse de l’eau +++ Effet direct : Lésions de l’ADN par les e

15. LA RADIOLYSE DE L ’EAU • Production radicaux libres (un électron non apparié dans liaison chimique) • très réactifs, durée vie 10-6 s • H2O H2O+ + e- et H2O+ H+ + °OH • H2O* °OH + °H • -radical hydroxyle °OH +++ • -radical hydrogène °H • -électron aqueux LESIONS DE L ’ADN

16. Phase physico-chimique : LESIONS DE L'ADN • RUPTURE DE LA CHAINE • - cassure simple brin : 1000 / Gy • - cassure double brin : 40 / Gy (anomalies létales) • MODIFICATION DES BASES 1000-10 000 / Gy • - perte de base = sites apuriniques ou apyrimidiques • - insertion base incorrecte = U à la place de T • PONTAGES ADN - ADN 160 / Gy • - interbrins et intrabrins • PONTAGES ADN - PROTEINES matrice nucléaire 30 / Gy

17. Phase cellulaire : Réparation des lésions induites (1) • Réparation complète • Systèmes enzymatiques de réparation • Restitution ad integrum du génome • Réparation illégitime • Persistance d’erreur dans le génome Mutagène

18. Phase cellulaire: mort cellulaire radio-induite (2) • MORT = PERTE CAPACITE DE DIVISION • MORT MITOTIQUE ESSENTIELLEMENT • -mort cellulaire différée non programmée (lésions sublétales) • -mort cellulaire d’emblée ( lésion bouble brin) • -uniquement pour cellules capables de mitoses • APOPTOSE • -mort cellulaire immédiate programmée • - < 10% suite RI

19. Phase tissulaire • Dépend de la vitesse de renouvellement du tissu irradié • Toxicité précoce : renouvellement rapide (14 jours environ) • Toxicité tardive : renouvellement plus lent. • S’exprime plusieurs mois après

20. Conséquences cellulaires et géniques des RI • ABERRATIONS GRAVES • mort cellulaire rapide (apoptose, mort mitotique) • non transmis à descendance • LESIONS MOINS GRAVES • Translocations / inversions / courtes délétions • compatible avec taux élevé de survie • instabilité génomique ou chrom dans cell filles • A LONG TERME • anomalies caryotypiques sur plusieurs générations • phénotype transformé tumoral

21. UNITES UTILISEES • DOSE ABSORBEE • quantité énergie absorbée en un point par unité de masse de matière • 1Gray (Gy) = énergie absorbée de 1 Joule par Kg de matière • DEBIT DE DOSE • intensité d’irradiation en Gy/s • EQUIVALENT DE DOSE • quantité de dose absorbée pondérée par facteurs de qualité • selon types de ry en fonction de leur efficacité biologique • exprimé en Sieverts (Sv)

22. Particules utilisées • Non chargées : photons • accélérateurs de particules (X) • désintégration d’atomes radioactifs (gamma) (Co, Césium….) • rendement en profondeur : proport à l’énergie • Chargées : éléctrons • accélérateurs de particules • Traitement en superficie • Neutrons / protons : particules lourdes

23. Les énergies utilisées • Photons de haute énergie • Electrons

24. RENDEMENT EN PROFONDEUR DES PHOTONS RENDEMENT EN PROFONDEUR DES ELECTRONS

25. Différents types d’indication curative • Exclusive • ORL/ gynéco/prostate • Néoadjuvante • Rectum / vessie / sarcomes / endomètre / larynx • Concomitante • ORL / rectum / canal anal / oesophag / cérébrales • Adjuvante • Sein / sarcome / Hodgkin / gynéco / T cérébrales • Prophylactique • Poumons pte cell / LAL /

26. Différents types d’indication palliative • 35 % de indications • Antalgique • Décompressive • Hémostatique • cytostatique

27. Détermination de la dose • Dose totale fct: • du type de tumeur • de la taille tumorale • Fractionnement: • « classique »: 1.8 à 2 Gy/5fr • 2.5 Gy/4fr

28. Tumeur histologique : Dose moyenne pour 90 % de stérilisation Leucémie 15 - 25 Gy Séminome 25 - 35 Gy Dysgerminome 25 - 35 Gy Tumeur de Wilms 25 - 40 Gy Maladie de Hodgkin 30 - 45 Gy Lymphome non hodgkinien 35 - 55 Gy Carcinome épidermoïde 55 - 75 Gy Adénocarcinome 55 - 80 Gy Carcinome urothélial 60 - 75 Gy Sarcome conjonctif 60 - 90 Gy Gliome cérébral 60 - 80 Gy Mélanome 70 - 85 Gy

29. Quelle dose? • Tumeur en place : 70 à 80 Gy • Résection et limites non saines : 60 à 70 Gy • Résection et limites saines : 50 à 60 Gy • voire 54 Gy si bénigne • Palliative : 30 Gy ( 3 Gy / f) • Ou séance unique flasch 7 Gy

30. GENERALITES • Curative: dose efficace à la totalité des cellules cancéreuse; • + nb  impt, + dose nécessaire : • mldie micro (carcinomes, sarcomes): 50 Gy, 25 fr, 5 sem éradication > 90% des cas • lés° 2 cm: 65-70 Gy • T + vol: >70-75 Gy, rk complic°, chces guérison  • RTE, curieθ, les 2 • Palliative: amélioration QOL

31. Étalement / fraction • Etalement : • Durée totale de l’irradiation • Ne dépend pas du nombre de fraction • Fractionnement • Nombre de séance nécessaire pour délivrer la dose totale L’effet biologique diminue quand étalement ou fractionnement augmentent

32. Fractionnement (séances) (2) • Classique: 2Gy/5fr/semaine • Hyperfractionnement: (ORL) • même dose totale () • dose/séance<; nb séance> • durée totale id • Irradiation accélérée: (CHART) • 1 s ttes les 8 à 12 h • pfs 7j/7 • dose totale  • étalement < • Hypofractionnement

33. Définition des volumes cibles (1) • Délimiter le volume tumoral + ganglions - GTV : gross volum tumor = la tumeur - CTV : clinical target volum = GTV + l’extension microscopique - PTV :planning target volum = CTV + expansion volumique de 5 mm à 20mm (tenant compte des mouvements du patient et des mouvements de l’organe)

34. VOLUMES VOLUME TUMORAL MACROSCOPIQUE (GTV) palpable, ou visible en imagerie VOLUME CIBLE ANATOMO-CLINIQUE (CTV) GTV + tissus sains + ganglions entourant la tumeur VOLUME CIBLE PLANIFIE (PTV) CTV + marge de sécurité VOLUME TRAITE idéal: VT = PTV VOLUME IRRADIE recevant une dose significative

35. Indications • Décision médicale (BE, PS, RCP) • curative • palliative (méta…) • exclusive, RT-CT, post-op (délai),.. • détermination du volume cible

36. Techniques d ’irradiation • Radiothérapie conformationnelle • +/- « élaborée » • RCMI • planification inverse • variation de la fluence des photons • Techniques spéciales • ICT, Irradiation cutanée totale • RT stéréotaxique, gamma-knife, cyber-knife • « gatting » • contacthérapie

37. Mise en œuvre Acquisition des données anatomiques Transfert des données par le réseau Etape de la DOSIMETRIE Transfert des données sur l ’accélérateur Traitement, surveillance, assurance qualité

38. CIRCUIT DU PATIENT • CONSULTATION • REPERAGE • TRAITEMENT • SURVEILLANCE 0 – 7 jours 0 – 60 jours (fct délai attente) 10 - 8 semaines 1mois après puis periodique

39. LESCANNER Lasers intégrés au scanner. • Simulation des volumes cibles en 3D à l’aide de coupes scanner et mise en place des champs de traitements. • Le patient reste allongés sur la table du scanner  30 minutes

40. LE ROLE DU MANIPULATEUR EN SIMULATION VIRTUELLE • Le manipulateur participe activement à la prise en charge physique et psychologique du patient. • Il explique le déroulement de l ’examen, et l ’importance de ne pas bouger durant ce dernier. • Il installe le patient sur la table du scanner selon le type de traitement et en tenant compte du confort du patient. • Il met en place les repères nécessaires et suffisant pour permettre le repérage du volume cible.

41. LOGICIEL DE SIMULATION VIRTUELLE

42. Acquisition des données anatomiques • Simulateur: mise en place des Fx, tatouage

43. LES PLANS INCLINES • Les plans inclinés en fibre de carbone sont utilisés pour le traitement des seins. • Ils permettent de maintenir une position reproductible à chaque traitement.

44. LES APPUIS BRAS • Ils sont utilisés pour traiter les tumeurs du poumon, de l ’œsophage… • Ils sont constitués de mousse compacte et de fibre de carbone.

45. LES CALES ET MASQUES • Il s ’agit de contention pour maintenir la tête du patient dans différentes position selon le type de cale utiliser. • L ’utilisation de masque thermoformés permet d ’immobiliser la tête du patients.

46. MASQUE DE COTENTION

47. L ’ICRU • = International Commission of Radiation Units • prescription/Radiothérapeute: • id pt, • description des vol, dose totale, dose/s, nb s • position pt, système contention • but traitement (curatif/palliatif) • prescription au point ICRU

48. Les OAR • Organes en série : ne js dépasser la dose  vol • ME+++++ • organes en parrallèle: 1 ptt vol peut recevoir 1 forte dose: cerveau, poumon, rein, foie... • OAR de catégorie 1: séquelles graves • OAR de catégorie 2: séquelles sévères • OAR de catégorie 3: pas de csqce grave (cut) • Etablissement de courbes HDV

49. Prescription de la dose = compromis • Dose de tolérance des OAR • catégorie des OAR • projet , chces de guérison • adaptation fractionnement, vol irradié

50. Etude dosimétrique (1) C ’est l ’étude, en fonction de la balistique des faisceaux choisis, de la distribution de la dose au sein de la tumeur et des tissus sains traversés par les rayonnements • Réalisée par le physicien • les contraintes et PTV sont pré-déterminées par le médecin • utilisation d ’un logiciel de planification directe • prescription de la dose au point ICRU