Thésard: SIMON Luc   (Contact)

Lieu de la thèse:
Institut Curie
Service de Physique Médicale
26, rue d'Ulm
75005 Paris

Email du responsable : jean-claude.rosenwald@curie.net

Soutenance: le  21/06/2006 à  Paris (Institut Curie)

Mots clés (FR): Respiration, Radiothérapie, Gating, 4D, Spiromètre, CBNPC, Cancer

Résumé (FR):
La respiration induit des mouvements d’organes intra-thoraciques pouvant atteindre plusieurs centimètres. En radiothérapie, pour éviter des erreurs géométriques de traitement ces mouvements sont habituellement pris en compte par l’addition de marges spécifiques autour de la cible. Le volume traité peut alors être trop important pour permettre de délivrer une dose suffisante et assurer le contrôle local. Pour gérer ces mouvements, le blocage volontaire de la respiration (BVR) et la radiothérapie synchronisée à la respiration (RSR) sont mis en œuvre. Le BVR consiste à traiter le patient durant des apnées dont le niveau est mesuré par un spiromètre. La RSR consiste à ne traiter le patient qu’au cours d’une phase du cycle respiratoire. L’accélérateur est alors asservi aux mouvements d’un marqueur fixé sur le thorax, utilisé également au scanner pour disposer d’images à chaque phase respiratoire (4D-CT). Nous avons évalué et confronté ! ces deux méthodes. La restitution par le 4D-CT de la forme, du volume et de la position de l’objet mobile a été évaluée à l’aide d’un fantôme de tumeur pulmonaire programmable. En comparant les trajectoires apparentes et programmées de la tumeur (amplitude 3 cm), les erreurs de localisation ont été estimées à 0,4-2,6 mm. Les variations de volume d’un ballon soumis à une respiration artificielle ont été mesurées par le spiromètre et le 4D-CT afin de réaliser une validation croisée. La moyenne des différences des deux mesures était de 8,1 mL. Pour le traitement du sein et du poumon, par rapport à un traitement classique, la réduction de la toxicité est induite par l’augmentation du volume pulmonaire total et dans une moindre mesure par la réduction des marges de sécurité. Le bénéfice le plus important a été la diminution potentielle du risque de toxicité pulmonaire pour le traitement du poumon. Les deux techniques sont utilisées en routine à l’Institut Curie où elles ont permi! s de traiter à ce jour 48 patients.

Titre (UK): COMPARATIVE STUDY AND CLINICAL IMPLEMENTATION OF TWO BREATHING-ADAPTED RADIOTHERAPY TECHNIQUES

Mots clés (UK): Breathing, Radiotherapy, Gating, 4D, Spirometer, NSCLC, Cancer

Résumé (UK):
Breathing can lead to organ motions up to several centimeters. For radiotherapy of lung and breast these motions are generally taken into account by adding a specific margin around the target. Thus, treated volumes are often too large to allow for the high dose values requested for local control. To manage respiratory motion, deep-inspiration breath-hold technique (DIBH) and gated radiotherapy (GR) are starting being used clinically. DIBH consists in asking the patient to perform breath-hold during the treatment and the image acquisition. DIBH level being measured by a spirometer. GR consists in treating the patient at a certain phase of the free breathing (FB). Linac is synchronized with the motion of a marker located on the patient chest. Planning images are obtained by a four-dimensional CT (4D-CT) using the same marker. We have assessed the value of these two methods. Ability of 4D-CT to reconstruct the shape, the volume and t! he position of a moving object was assessed by using a programmable lung tumor phantom. By comparing apparent and implemented trajectories of the tumor (amplitude 3 cm) geometric errors were measured and found to be equal to 0.4-2.6 mm. Volume variations of a breathing balloon was measured both by the spirometer and from 4D-CT images in order to achieve a cross-comparison. Mean difference between the two measurements was 8.1 mL. For lung and breast treatment, compared to a standard treatment, toxicity reduction was mainly due to the lung total volume increase and also to the reduction of safety margins. Highest benefits were observed for lung toxicity reduction in lung treatment. Both techniques are used routinely and up to now 48 patients have been treated at Institut Curie.