Rotational intensity-modulated radiation therapy currently has a growing role in breast cancer radiation therapy, since this radiation technique reduces cardiac radiation exposure while homogeneously covering target volumes. This study aims to evaluate radiation exposure of cardiac substructures across a broad spectrum of breast cancer cases differing by cancer laterality, fractionation regimen and addition of deep-inspiration breath hold.

Cardiac substructures were delineated following guidelines endorsed by the European Society for Radiotherapy and Oncology (ESTRO) for forty-four breast cancer patients having undergone conserving surgery and adjuvant rotational intensity-modulated radiation therapy. Target volumes consisted of the whole breast with a boost, axillary and internal mammary nodes. Patients were treated using free-breathing technique for left-sided or right-sided, normofractionated or hypofractionated helical tomotherapy or volumetric modulated arc therapy, or using deep-inspiration breath hold for left-sided normofractionated volumetric modulated arc therapy. Mean and maximum doses to cardiac substructures were retrieved. Correlations were performed between mean- and maximum radiation doses to cardiac substructures.

Left-sided and right-sided irradiations were associated with different cardiac substructure exposure patterns despite comparable mean heart dose: 7.21Gy for left-sided normofractionated regimen, 6.28Gy for right-sided normofractionated regimen. Deep-inspiration breath hold reduced mean doses to almost all cardiac substructures for left-sided irradiation, but did not decrease maximum doses to coronary arteries. Correlations between mean- and maximum doses to cardiac substructures were usually moderate, but stronger for right-sided irradiation.

Despite comparable mean heart dose, cardiac substructure radiation exposure patterns with rotational intensity-modulated radiation therapy strongly depend on the breast side, which could trigger clinically different long-term cardiotoxicity events. Deep-inspiration breath hold improves cardiac substructure dosimetry. Mean- and maximum heart dose could probably not be used as surrogate markers for precise cardiac substructure evaluation. In a near future, clinical practice and cardiotoxicity studies could possibly gain by considering cardiac substructure in a more systematic manner, possibly relying on cardiac autosegmentation algorithms.

La radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité rotationnelle prend une place grandissante dans la radiothérapie mammaire en raison de sa capacité à pouvoir épargner les organes à risques tout en assurant une couverture homogène des volumes cibles. Cette étude avait pour objectif d’évaluer l’exposition aux radiations des sous-structures cardiaques lors du traitement de cancers mammaires par irradiation conformationnelle avec modulation d’intensité rotationnelle, en évaluant l’influence du côté de la tumeur, du fractionnement utilisé et du blocage de l’inspiration lors du traitement.

L’ensemble des sous-structures cardiaques ont été délinéées selon les recommandations de la Société Européenne de Radiothérapie et d’Oncologie (ESTRO) pour 44 patientes prises en charge pour un cancer du sein par chirurgie conservative et radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité rotationnelle adjuvante. Les volumes cibles étaient le sein avec un complément d’irrasiation dans le lit tumoral, les ganglions axillaires et mammaires internes. Les irradiations ont été réalisées soit en respiration libre ou en inspiration bloquée. Les doses moyennes et maximales délivrées dans les sous-structures cardiaques ont été analysées. Les coefficients de corrélation entre les doses d’irradiation moyennes reçues par les sous-structures cardiaques ont été évalués.

Les niveaux d’exposition des sous-structures cardiaques étaient différents selon la latéralité de l’irradiation, malgré des doses moyennes dans le cœur équivalentes : 7,21Gy pour les cancers du sein gauches, 6,28Gy pour les cancers du sein droit. La technique de traitement en inspiration bloquée diminuait significativement les doses moyennes d’irradiation pour pratiquement toutes les sous-structures cardiaques, mais ne réduisait pas la dose maximale dans les artères coronaires. Les corrélations entre les doses moyennes dans les différentes sous-structures cardiaques étaient globalement modestes.

Malgré des doses moyennes dans le cœur comparables, le niveau d’exposition des différentes sous-structures cardiaques pour la radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité rotationnelle mammaire dépendait fortement du côté du sein irradié, ce qui pourrait se traduire à long terme par des évènements indésirables cardiaques tardifs différents. Le bénéfice dosimétrique du blocage de l’inspiration était variable selon les sous-structures cardiaques. Les doses moyenne et maximale dans l’ensemble du cœur ne permettaient donc probablement pas à elles seules d’évaluer précisément l’exposition cardiaque pour la radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité rotationnelle mammaire. Les sous-structures cardiaques pourraient donc être considérées lors de la planification du traitement, que ce soit en routine ou en recherche clinique, notamment lorsque des outils informatiques d’autosegmentation cardiaque fiables seront disponibles.