Evaluation théorique et expérimentale des doses délivrées en radiothérapie externe aux organes en mouvements (étude de cas : l'oesophage)

Abstract

The aim of the conformal radiotherapy (CRT) is to irradiate the tumor volume with a protection of the surrounding healthy tissue. However treatment planning is based on morphological or functional static informations. But during the treatment, the patient s physiological movements exist and often lead to displacement or deformation tumor. For organs located in the thorax and under diaphragmatic, the dominant physiological movement is breathing. At present, there are two manners to take into account the internal movement in radiotherapy either by dilating tumour volume with an internal margin or by treating in the respiratory gated radiotherapy. The purpose of this work was to study the mobility of esophageal cancers during a respiratory cycle and analyse their dosimetric consequences. In a first step, an automatic method for evaluating the internal margin was applied to seven patients with esophagus cancer. As a result of a consistent value margin, a dosimetry study was carried out of for patients in particular with the EUD (Equivalent Uniform Dose) volume, which has led us to create a dynamic tool in order to take into account the deformation tumor during a respiratory cycle, EUDrespiratory . However such a margin could carry out to dose increase in organ at risk and particularly at lung. That s why, a computing deformation technic, morphing, has been developed, validated and applied for esophagus. The morphing gives information on the correlation between organ studied and breathing movement. This method could answer both weaknesses of the technology 4DCT and in preoccupation of the patient radioprotection. Finally in the last chapter, measures on films in dynamic radiotherapy, have been conducted with a dynamic platform simulating 2D breathing movement. The establishment of a predosimetric margin was then shown. Moreover, Monte Carlo calculus were introduced to complete these results.L objectif de la radiothérapie conformationnelle (RTC) est d irradier le volume tumoral tout en épargnant au maximum les tissues sains environnants. Cependant la planification du traitement est basée sur des informations morphologiques ou fonctionnelles statiques. Or, durant une séance de traitement, les mouvements physiologiques du patient entraînent souvent des déplacements ou déformations tumorales. Pour les organes situés dans la zone thoracique et sous diaphragmatique, le mouvement physiologique dominant est la respiration. Actuellement en radiothérapie, il existe deux façons de prendre en compte le mouvement interne soit en dilatant le volume tumoral par ajout d une marge interne, soit en traitant le patient en radiothérapie asservie à la respiration (RAR). Le but de ce travail a consisté à étudier la mobilité des tumeurs oesophagiennes au cours d un cycle respiratoire et d en analyser les conséquences dosimétriques. Dans un premier temps, une méthode automatique d évaluation de la marge interne a été appliquée à sept patients atteints du cancer de l œsophage. Du fait d une valeur de marge conséquente, une étude dosimétrique a été réalisée pour ces patients avec le concept de l EUD (Equivalent Uniform Dose) volumique, qui nous a amené à créer un outil d évaluation dynamique prenant en compte les déformations tumorales au cours d un cycle respiratoire, l EUDrespiratoire . Cependant une telle marge pourrait conduire à des surdosages aux organes à risque et notamment au niveau pulmonaire. C est pourquoi une technique de déformation informatique, le morphing, a été développée, validée et appliquée au cas de l œsophage en se référant aux images obtenues par le scanner 4DCT. Le morphing donne une information sur la corrélation entre l organe étudié et le mouvement respiratoire. Cette technique pourrait répondre à la fois aux faiblesses de la technologie 4DCT et au préoccupation de la radioprotection du patient. Enfin, dans le dernier chapitre, des mesures sur films, à l aide d une plateforme dynamique simulant le mouvement respiratoire en 2D, en RTC dynamique ont été réalisées et ont conduit à l établissement d une marge pré-dosimétrique . De plus, des calculs Monte Carlo ont été initiés pour compléter ces résultats.BELFORT-BU L. FEBVRE (900102102) / SudocSudocFranceF