Les systèmes de planification de traitement dédiés à la radiothérapie par les rayonnements synchrotron (MRT)

Abstract : 35èmesJournées des L.A.R.D., Clermont-Ferrand, 1 et 2 Avril 2019Revue étudesLes systèmesde planification de traitement dédiés à la radiothérapie par les rayonnements synchrotron (MRT)Sarvenaz KESHMIRI1, Raphaël SERDUC1, Jean-François ADAM11Inserm UA7, Université Grenoble Alpes, STROBE, Grenoble, France.RésuméLe but de la radiothérapie estadministrer une dose létaleà la tumeur, tout en épargnant les tissus normaux voisins. Uneréponse extraordinairede la parte des tissus sains auxfaisceaux de rayons X très fractionnés spatialement a été explorée depuis plus de25 ans[1, 2]. La radiothérapiepar microfaisceaux(MRT) est une nouvelle approchede la radiothérapie qui utilise des réseaux de quelques dizaines faisceaux planairesde micromètres de largeur etespacés de 100 μm avec des doses extrêmement élevées aux régions de doseélevées et des doses inférieures au niveau detolérance entre les faisceaux[3]. Cesmicrofaisceauxsont produits par uncollimateur multi slits(MSLC)[4], qui lesfractionne dans la direction horizontale. Le spectre final du faisceau de photons à la position du patient présente une distribution continue dans une plage de 27 keV à 600 keV avecune énergie moyenne d’environ 100 keV[5, 6]. La dose centrale entre deux microfaisceaux est appelée dose de vallée, tandis que la dose au centre du microfaisceau est la dose de pic. Le rapport entre les doses de pics et les doses reçues dans lesvalléess'appelle le rapport de dose de pic à la vallée (PVDR) et cette valeur joue un rôle important dans la réponse biologique[7].L'évaluation de la dose déposée dans la direction du faisceau est un aspect crucial de la MRT, car elle détermine l'efficacité de traitement. Le calcul précis de la dose est une condition préalable importante pour l’application clinique future de la MRT en tant que modalité de traitement. Le calcul de la dose en TRM implique des défis supplémentaires par rapport aux calculs de dose en radiothérapie conventionnelle, tels que la détermination de la dose en grille micrométrique, une plage dynamique vaste et l’invalidité du théorèmede mise à l'échelle de la dosed’O’Connor[5, 6]. En générale, nous avons trois catégories de méthode de calcul de la dose dans la MRT: lesméthodesde Monte Carlo pures[8, 9, 10], lesméthodesbasées sur la convolution et lesméthodeshybrides[11].L'objectif de cette revueest d'étudier les avantages et les inconvénients des méthodes existantes et de proposer une méthode qui donne la dose avec une grande précision dans un temps de calcul compatible avec les utilisations cliniques. References[1]Martínez-Rovira, G.Fois, Y.Prezado. Dosimetic evaluation of new approaches in GRID therapy using non-conventional radiation sources.Med Phys. 42(2):685-93, 2015.[2]J.Meyer, J.Eley, TE.Schmid, SE. Combs, R.Dendale, Y.Prezado. Spatially fractionated proton minibeams. Br.J.Radiol; 92(1095):20180466, 2019.[3]E.Bräuer-Krisch, R.Serduc,E.A.Siegbahn,G.Le Duc,Y.Prezado,A.Bravin,H.Blattmann,J.A.Laissue.Effects of pulsed, spatially fractionated, microscopic synchrotron X-ray beams on normal and tumoral brain tissue.Mutation Research, 704: 160-6, 2010.[4]I.Martínez-Rovira, J. Sempau, S.Bartzsch. Development and commissioning of a Monte Carlo photon beam model for the forthcoming clinical trials in microbeam radiation therapy.Med Phys. 39(1):119-31, 2012.[5]C.Debus, U.Oelfke, Y. Prezado. A point kernel algorithm for microbeam radiation therapy.Phys. Med. Biol.62,8341–8359, 2017.[6]S.Bartzsch, U.Oelfke. A new concept of pencil beam dose calculation for 40–200 keV photons using analyticaldose kernels. Med Phys. 40(11):111714, 2013.[7]Martínez-Rovira, J. Sempau, S.Bartzsch. Monte Carlo-based treatment planning system calculation enginefor microbeam radiation therapy. Med Phys. 39(5):2829-38, 2012.[8]J. Spiga, E. A. Siegbahn and E.Bräuer-Krisch, P. Randaccio, A. Bravin.The GEANT4 toolkit for microdosimetry calculations: Application to microbeam radiation therapy (MRT).Med Phys. 34(11):4322-30, 2007.[9]A. Boudou, J. Balosso, F.Estève and H.Elleaume. Monte Carlo dosimetry for synchrotron stereotactic radiotherapy of brain tumours.Phys Med Biol.50(20):4841-51, 2005.[10]M.De Felici, R. Felici , M. Sanchez del Rio, C. Ferrero , T.Bacarian , FA. Dilmanian . Dosedistribution from x-ray microbeam arrays applied to radiation therapy: an EGS4 Monte Carlo study.Med Phys.32(8):2455-63, 2005.[11]M.Donzelli, E.Bräuer-Krisch, U.Oelfke, J.J.Wilkens and S.Bartzsch. Hybrid dose calculation: a dose calculation algorithm for microbeam radiation therapy.Phys Med Biol. 63(4):045013, 2018
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Contributor : Béatrice Rayet <>
Submitted on : Thursday, November 7, 2019 - 4:12:59 PM
Last modification on : Sunday, November 10, 2019 - 1:04:16 AM

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  • HAL Id : hal-02354247, version 1

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Sarvenaz Keshmiri, Raphaël Serduc, Jean-François Adam. Les systèmes de planification de traitement dédiés à la radiothérapie par les rayonnements synchrotron (MRT). Journées des LARD, Apr 2019, Clermont-Ferrand, France. ⟨hal-02354247⟩

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