Nouveautés en radiothérapie

Dubois Jean-Bernard

Description

Cet ouvrage est destiné aux Médecins non spécialistes en Radiothérapie des Cancers. Son but est de faire le point sur les derniers développements technologiques et les possibilités thérapeutiques de la radiothérapie moderne. Des explications didactiques sur les intérêts pratiques des rayonnements et des techniques seront développées pour permettre une compréhension des principes et améliorer les connaissances sur une discipline essentielle dans le traitement des cancers, puisqu’utilisée dans plus de ¾ des tumeurs malignes et dans près de 80 % des cas à des fins curatives.

Ce livre pédagogique poursuit un double objectif : faire comprendre la radiothérapie moderne et son utilité thérapeutique et aussi permettre de mieux concevoir sa place parmi l’ensemble des autres thérapeutiques du cancer.

Sujets

• Médecine
• Spécialités médicales
• Médecine Générale
• Cancer
• Cancérologie
• Medical

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 10 février 2017
• Nombre de lectures: 3
• EAN13: 9782759821013
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

Extrait

La cancérologie aujourd’hui

Nouveautés en radiothérapie

Coordonné parJ.B. Dubois

Nouveautés en radiothérapie

Coordonné par J.-B. Dubois

Imprimé en France

ISBN : 978-2-7598-1299-8

Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consente- er ment de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.

© EDP Sciences 2016

PRÉFACE

1 J.B.Dubois

Cet ouvrage est destiné à l’ensemble de la communauté médicale (médecins spé- cialistes et surtout non spécialistes) et paramédicale (inrmier[es], manipulateurs, dosimétristes) qui s’intéresse à la cancérologie et s’interroge sur le traitement de radiothérapie des cancers.

Il ne s’agit pas d’une description exhaustive des différentes techniques que la radiothérapie a connues, et des indications et des résultats actuels du traitement radiothérapique dans tel ou tel type de tumeur. Il s’agit d’une mise au point des bases physiques et biologiques qui permettent de comprendre l’évolution actuelle de la radiothérapie, dont le but a toujours été, est et restera le but de toute thérapeutique : traiter la maladie, toute la maladie et rien que la maladie et en l’occurrence irradier la tumeur, toute la tumeur et rien que la tumeur.

Les différents chapitres s’appuient sur une explication la plus didactique possible des concepts physiques et biologiques permettant de comprendre les évolutions technologiques, les modalités actuelles de l’administration de la radiothérapie de mieux en mieux guidée par la connaissance préalable des taux de radiosensibilité et de radiotolérance des tissus et l’intégration raisonnée de la radiothérapie dans une stratégie thérapeutique globale du cancer, en association avec les autres méthodes thérapeutiques (chirurgie, traitements médicaux).

1 ICM Val d’Aurelle – Montpellier

INTRODUCTION

1 J.B.Dubois

Avant d’aborder les développements actuels et futurs de la radiothérapie, il convient de brièvement rappeler le contexte historique et les principaux éléments les plus marquants des 120 premières années d’existence de la Radiothérapie.

Le 8 novembre 1895 au soir, Wilhelm Conrad Roentgen répéta à plusieurs reprises ses expériences dans lesquelles des rayonnements cathodiques invisibles s’échappaient d’une ne fenêtre d’aluminium d’un tube à vide produisant des effets luminescents et noircissant une plaque photographique.

En interposant des objets et sa propre main entre le tube et l’écran uorescent, il fut surpris de visualiser l’ombre fantôme des os et des parties molles de ses propres doigts.

W.C. Roentgen cona à un de ses amis : « j’ai découvert quelque chose d’intéressant, mais je ne sais si mes observations sont correctes ou non. »

Il était cependant clair qu’une nouvelle forme de lumière, invisible à l’œil et jamais observée, venait d’être observée. Ainsi les Rayons X venaient d’être découverts et naissait la radiologie.

La première communication ofcielle de W.C. Roentgen eut lieu le 28 décembre 1895.

Dès leur découverte, les rayons X furent utilisés non seulement à des ns diagnos- tiques mais aussi thérapeutiques. Ainsi venaient de naître non seulement l’imagerie radiologique, le radiodiagnostic, mais aussi la radiothérapie. En effet, les rayons X furent très tôt utilisés dans le traitement des tumeurs malignes ou cancers.

La découverte de la radioactivité naturelle par H. Becquerel en 1896 contribuera aussi au développement rapide des applications cliniques dans le traitement des tumeurs malignes.

Les premiers traitements eurent cependant des résultats modestes avec une proposition élevée de poursuites évolutives ou de récidives locales et un nombre non négligeable d’effets secondaires, de complications en particulier cutanées et sous-cutanées.

1 ICM Val d’Aurelle – Montpellier

Nouveautés en radiothérapie

En janvier 1896, E.H. Grubbe à Chicago traita un cancer du sein avancé et ulcéré avec les rayons X. Ainsi, 60 jours après la découverte des rayons X par Roentgen, le premier cancer était traité par ces rayons X, c’était le début de la radiothérapie.

Plusieurs études systématiques des effets thérapeutiques des rayons X ont été abordées par l’École Viennoise et des études nombreuses sur des tumeurs cutanées et également sur des maladies non cancéreuses (tuberculose, lupus cutané du visage, infections chroniques multiples) furent effectuées par de nombreuses équipes. Les travaux de Thomson sur les électrons à l’origine des Rayons X, la découverte du Radium par P. et M. Curie ont été des dates marquantes. Dès 1900, Stenbeck rapporta un cas de cancer cutané guéri et une disparition complète de la tumeur après traitement par radiothérapie. Plus tard de nombreux autres cancers, (col de l’utérus, cancers ORL) furent également traités avec succès.

Mais à la même époque les complications cutanées ou sous-cutanées, plus ou moins graves, furent également décrites et conduisirent à des réexions et à des observations de différents cliniciens radiothérapeutes dans le sens du développement des premières irradiations à doses fractionnées, en particulier dans les cancers de la tête et du cou.

Dès 1920, Coutard et Regaud publièrent des résultats encourageants sur des cancers pharyngo-laryngés contrôlés par radiothérapie fractionnée sans séquelle majeure.

En France, Baclesse et son école ont également largement développé les études de fractionnement dans les cancers ORL pour aboutir à des traitements de radiothérapie jusqu’à des doses élevées sur des périodes longues avec des réductions en cours de traitement des volumes d’irradiation. Baclesse étudia de manière très approfondie les relations majeures entre les doses d’irradiation, le volume d’irradiation et les différents types de fonctionnement.

En même temps que se développaient les applications thérapeutiques, la radiothérapie s’engageait dans une évolution technologique qui apparaissait indispensable pour améliorer ses performances.

De multiples travaux ont concerné les diaphragmes et les collimateurs. Les premières collimations diaphragmées apparurent très tôt avec des modications successives adaptées aux différentes parties du corps dans le souci de diminuer au maximum le rayonnement diffusé et d’assumer une radioprotection des organes des patients à protéger et des opérateurs.

Des anodes rotatives commercialisées vers 1929 et des tubes avec protection intégrale plombée furent par la suite utilisés pour le diagnostic comme pour les traitements.

De nombreux développements technologiques concernant les tubes et les sources de rayonnement ont permis de produire des rayons X de plus en plus énergétiques en améliorant la qualité du vide (amélioration des pompes à vide des tubes à rayons X avec un indice de performance un million de fois supérieur par rapport aux premiers tubes) ; en rendant plus performant les générateurs de haute tension (sources d’élec- trons capables de générer les faisceaux d’électrons de plus en plus intenses dans

º VI»

Préface

des temps de plus en plus courts), et en modiant la qualité de la cible permettant une réémission de plus en plus grande de photons X à partir des électrons oscillants.

Des modications multiples des formes de la cathode (forme sphérique dans le tube de Crookes), l’apparition de l’anticathode, le remplacement de la cible en aluminium par des cibles en platine, l’apparition des laments de tungstènes durables dans le tube de Coolidge permettent d’obtenir pour la première fois des rayons X avec un pic à 140 kV.

À partir des années 1930, apparurent des tubes à rayons X dits de moyennes énergies de 250 kV à 600 kV. La qualité des tubes de l’époque dépendait essentiellement de la qualité du vide et de la performance des sections accélératrices.

Vers 1931-1932, des physiciens californiens réussirent à produire, par des sections accélératrices en cascade, des rayons X de 800 kV à 1 MV permettant de traiter plus en profondeur.

En 1934, à Stanford, des accélérateurs permirent d’accélérer des électrons jusqu’à plusieurs millions de volt dans des champs magnétiques produits dans des cavités avec des micro-ondes ou des ondes radios de très haute fréquence et à puissance élevée.

En 1936, Sigurd et Russell Varian développèrent le klystron (source linéaire) et les anglais mirent au point les sources circulaires appelées magnétrons.

Au Massachussetts Institute of Technology (MIT) fut développé l’accélérateur de Van de Graaff produisant des rayonnements pénétrants de deux à six millions d’élec- trons-volts (MeV).

En 1940, furent proposés les premiers accélérateurs d’électrons produisant des photons X de 20 MV. Par la suite, les accélérateurs linéaires furent largement diffusés dans de nombreuses institutions hospitalières anglaises et américaines.

À la même période, ont eu lieu la découverte de nombreux radioéléments articiels venant compléter le radium, et la large utilisation des cyclotrons et des piles ato- miques pour une production plus facile de nombreux corps radioactifs comme le césium et surtout le cobalt qui fut largement utilisé pour son rayonnement gamma, énergie actuellement considérée comme moyenne, mais parmi les plus élevées de la radiothérapie vers les années 1950

Par la suite, une nouvelle ère dite du megavoltage est apparue avec des accélérateurs à utilisation médicale produisant des photons de 4 à 6 MV.

Vers les années 1963-1964 aux États-Unis, les années 1965-1967 en Europe, les radiothérapeutes mirent à prot les possibilités thérapeutiques de photons de hautes énergies pour les traitements de tumeurs de plus en plus profondes mais aussi furent démontrées les aptitudes de ces machines à traiter tout type de tumeur en modulant les énergies variables. Des optimisations technologiques signicatives ont permis également une meilleure stabilité, une meilleure homogénéité des faisceaux et une e amélioration des collimateurs. Tous ces objectifs techniques ont occupé la 2 moitié e e du XX siècle et le début du XXI .

ºVII»

Nouveautés en radiothérapie

e Dès la première moitié du XX siècle, période des basses énergies ou de l’orthovoltage comme dans la deuxième moitié de ce siècle avec l’apparition des moyennes et hautes énergies, l’objectif du radiothérapeute a été de traiter la maladie tumorale (toute la tumeur et rien que la tumeur) ce qui a conditionné l’évolution technologique des appareils utilisés en radiothérapie avec les impératifs suivants :  obtenir un rayonnement d’énergie sufsante pour une pénétration en pro- fondeur correspondant à la situation de la tumeur à irradier par rapport à la supercie ;  déterminer avec précision la situation, la forme du volume tumoral à irradier, en protégeant au maximum les tissus et les organes sains de voisinage ;  contrôler en temps réel les critères de qualité fondamentaux du traitement radiothérapique :  s’assurer de la superposition la plus parfaite possible entre la tumeur et les faisceaux d’irradiation et connaître très précisément la dose d’irradiation délivrée à la tumeur et à son entourage tissulaire.

L’objectif essentiel de tout traitement radiothérapique est de déterminer la situation et les rapports anatomiques de la tumeur, de connaître en temps réel la répartition de la dose délivrée au volume tumoral et aux organes avoisinants. La proximité de certains organes critiques et les tissus sains traversés imposent de leur délivrer la dose la plus faible possible pour réduire au maximum les risques d’effets secondaires de complications.

Pour un traitement radiothérapique optimal (effet maximal sur la tumeur et minimal sur les tissus sains), il faut rechercher un compromis et une technique appropriée.

Dans ce but, les systèmes radiothérapiques ont évolué en améliorant la précision de la balistique de la dosimétrie grâce aux apports signicatifs de l’imagerie sérielle (scanner et IRM) et de l’introduction de l’informatique dans les systèmes de collimation et dans la dosimétrie pour conduire aux technologies actuelles de la radiothérapie e moderne du XXI siècle.

La précision balistique a été modiée soit pour la préparation du traitement radio- thérapique soit au cours de l’irradiation elle-même. La préparation du traitement a été signicativement améliorée avec l’utilisation des simulateurs de traitement et actuellement avec des scanners simulateurs permettant depuis plusieurs années de développer la simulation virtuelle, progrès important dans la dénition des volumes- cibles à irradier, le positionnement des organes critiques à protéger et dans le choix des faisceaux et des techniques d’irradiation.

Au cours de l’irradiation, l’informatisation a été un apport considérable au niveau des contrôles des nouveaux collimateurs, de la production physique des rayonnements et de la dosimétrie.

Des évolutions signicatives ont été réalisées au niveau des systèmes de collimation.

L’introduction des collimateurs asymétriques et la technologie des collimateurs multilames ou micro-multilames ont permis d’abandonner les traitements larges avec

º VIII»

Introduction

protection plombée imprécise et surtout insufsante pour nous proposer des ouvertures de collimateur adaptées au volume tumoral, il s’agit d’une collimation personnalisée qui se fait au moyen d’un accélérateur avec collimateur multilame permettant de délivrer une dose plus ou moins élevée selon les portions du volume-cible. Il s’agit de la modulation d’intensité avec un système de calcul de dose dit de dosimétrie inverse dénissant à l’avance les doses maximales à ne pas dépasser aux organes critiques et calculant dans un deuxième temps la dose à la tumeur.

De plus, l’imagerie introduite dite embarquée dans les accélérateurs permet le contrôle en temps réel de l’irradiation pour s’assurer de la correspondance entre le champ de visualisation et le champ de simulation.

Le développement des systèmes de contention permet également d’accroître la précision du traitement mais surtout assure la reproductibilité de la qualité de chaque séance d’irradiation tout au long du traitement.

Ces développements majeurs et récents dans la technologie des accélérateurs ne font que poursuivre la recherche des premiers objectifs que s’étaient xés les radiothérapeutes dès le début de l’utilisation des rayons X : guérir le patient en détruisant la tumeur avec le minimum d’effets secondaires délétères. L’objectif peut paraître simple, mais pour y parvenir les solutions technologiques et les applications sont multiples et parfois complexes.

L’objet de cet ouvrage est d’apporter des informations les plus documentées et précises possibles et peut se résumer ainsi :

 développer une approche didactique et pédagogique des nouveaux concepts et de leurs applications, des nouvelles modalités et de leurs performances de la radiothérapie moderne actuelle et future ;  démontrer que malgré sa spécicité, sa haute technicité, la radiothérapie s’intègre dans une approche thérapeutique globale en combinaison avec d’autres traitements (chirurgie, traitements médicaux du cancer) dans le cadre d’une prise en charge en recherche constante d’efcacité et de qualité de la maladie cancéreuse.

ºIX»