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Respiratory motion management for external radiotherapy: 2025 update - 11/12/25

Gestion des mouvements respiratoires en radiothérapie : actualisation 2025 des bonnes pratiques

Doi : 10.1016/j.canrad.2025.104763 
Luc Simon a, b, Benoît Allignet c, d, Thomas Leroy e, Myriam Ayadi c, Julien Darréon f,
a Department of Medical Physics, Oncopole Claudius-Regaud – Institut universitaire du cancer de Toulouse, 31059 Toulouse, France 
b Centre de recherches en cancérologie de Toulouse, UMR1037, Inserm, université Toulouse 3, ERL5294, CNRS, Oncopole, 31037 Toulouse, France 
c Department of Medical Physics, centre Léon-Bérard, Lyon, France 
d Université de Lyon, Insa Lyon, université Claude-Bernard Lyon 1, CNRS, U1294, Inserm, Creatis UMR 5220, Lyon, France 
e Centre de cancérologie des Dentellières, Valenciennes, France 
f Medical Physics, Paoli-Calmettes Institute, 232, boulevard Sainte-Marguerite, 13009 Marseille, France 

Corresponding author.

Abstract

Respiratory motion significantly impacts the precision of radiotherapy for thoracic and abdominal tumours. This article updates a prior review on respiratory management in radiotherapy, focusing on emerging technologies and clinical implementations. Respiratory-induced tumour motion, ranging from 1 to 3 cm during free breathing, introduces uncertainties in imaging, target delineation, and dose delivery. To mitigate these, various respiratory motion management strategies have been developed, encompassing techniques such as deep inspiration breath-hold, internal target volume (ITV), mid-position approaches, gating, and real-time tracking. Recent advancements, including intelligent four-dimensional computed tomography, magnetic resonance imaging-guided linear accelerators, and surface-guided radiotherapy, enhance imaging quality and treatment precision. Dosimetric studies show these technologies reduce radiation exposure to healthy tissues, particularly in complex scenarios like left-sided breast cancer or locally advanced non-small cell lung cancer. Despite clear dosimetric benefits, clinical outcome comparisons among respiratory motion management techniques remain limited, necessitating further investigation. Successful respiratory motion management integration into clinical workflows requires interdisciplinary collaboration, patient-specific strategy selection, and systematic quality assurance. Emerging methods, such as mechanically assisted non-invasive ventilation and advanced magnetic resonance imaging-based gating, further refine motion management. Quality assurance protocols, including end-to-end tests using dynamic phantoms, ensure the reproducibility and accuracy of respiratory motion management strategies. This review highlights the importance of adapting respiratory motion management techniques to patient-specific needs and evolving technologies. By addressing respiratory motion, radiotherapy can achieve improved tumour targeting and reduced toxicity, paving the way for more effective and patient-centred cancer treatments.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Les mouvements respiratoires ont un impact significatif sur la précision de la radiothérapie pour les tumeurs thoraciques et abdominales. Cet article met à jour la précédente revue des méthodes de gestion des mouvements respiratoires en radiothérapie, en se concentrant sur les technologies émergentes et les mises en œuvre cliniques. Les mouvements de la tumeur induits par la respiration, pouvant aller de 1 à 3 cm en respiration libre, introduisent des incertitudes dans l’imagerie de planification, la délimitation de la cible et l’administration de la dose. Pour atténuer ces incertitudes, diverses stratégies de gestion des mouvements respiratoires ont été mises au point, englobant des techniques telles que le blocage en inspiration profonde, la détermination d’un volume cible interne, les approches de traitement en position médiane, le gating et le suivi en temps réel des lésions. Les progrès récents, notamment la scanographie quadridimensionnelle intelligente, les accélérateurs linéaires guidés par IRM et la radiothérapie guidée par la surface améliorent la qualité de l’imagerie et la précision du traitement. Les études dosimétriques montrent que ces technologies réduisent l’exposition aux rayonnements des tissus sains, en particulier dans des scénarios complexes tels que le cancer du sein gauche ou le cancer du poumon non à petites cellules localement avancé. Malgré les avantages dosimétriques évidents, les comparaisons des résultats cliniques entre les techniques de gestion des mouvements respiratoires restent limitées, ce qui nécessite des recherches plus approfondies. L’intégration réussie des stratégies de gestion des mouvements respiratoires dans les flux de travail cliniques nécessite une collaboration interdisciplinaire, une sélection de stratégies spécifiques au patient et une assurance qualité systématique. Les méthodes émergentes, telles que la ventilation non invasive mécaniquement assistée et le gating évolué basé sur l’IRM, permettent d’affiner encore un peu plus la gestion des mouvements. Les protocoles d’assurance qualité, comme les tests globaux ( end-to-end ) utilisant des fantômes dynamiques, garantissent la reproductibilité et la précision des stratégies de gestion des mouvements respiratoires. Cette revue des différentes méthodes souligne l’importance d’adapter les techniques de gestion des mouvements respiratoires aux besoins spécifiques des patients et à l’évolution des technologies. En tenant compte des mouvements respiratoires, la radiothérapie peut améliorer le ciblage des tumeurs et réduire la toxicité, ouvrant ainsi la voie à des traitements anticancéreux plus efficaces et centrés sur le patient.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Respiratory motion management, Radiotherapy, Gating, Tracking, Breath hold, ITV, MID-position, MID-ventilation, 4D-CT

Mots clés : Mouvement, Respiration, Radiothérapie, Blocage, Inspiration


Plan


 This article is part of the special issue RecoRad™, 4th edition on the 2025 update of the recommendations of the Société française de radiothérapie oncologique (SFRO) on external radiotherapy and brachytherapy procedures.


© 2025  Publié par Elsevier Masson SAS.
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Vol 29 - N° 7-8

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