En cas de déplacement tumoral, la radiothérapie guidée par l’image basée sur l’utilisation de la tomographie conique permet de replacer la tumeur sous l’accélérateur. Les déformations anatomiques nécessitent cependant une ou plusieurs nouvelles planifications, impliquant une estimation de la dose cumulée, séance après séance. C’est l’objectif de cette étude.

Deux exemples d’arcthérapie avec modulation d’intensité sont présentés : un cas d’irradiation prostatique de 80Gy avec recalage quotidien prostatique par tomographie conique et un d’irradiation de la sphère ORL de 70Gy avec scanographie hebdomadaire avec calcul de distribution de dose. La dose cumulée a été calculée point par point sur la scanographie de planification. Pour cela, une déformation a été calculée par recalage déformable (avec un algorithme des Démons) entre la scanographie de planification et les tomographies coniques acquises en cours de traitement, puis appliquée à la distribution de dose correspondante avec interpolation trilinéaire. Finalement, la dose cumulée a été comparée à la dose planifiée.

En cas d’irradiation prostatique la dose « cumulée » correspondait à la dose planifiée pour la prostate. Elle était supérieure à la dose planifiée, à partir de la dernière semaine d’irradiation, pour le rectum et la vessie. Les volumes de paroi rectale recevant 50Gy et plus (V50) étaient de 20 % au moment de la planification et de 26 % en fin de traitement, ce qui correspond à un taux de toxicité rectale (NTCP) augmenté de 14 %. Pour la paroi vésicale, les V50 étaient respectivement de 73 % et 82 %. En cas d’irradiation ORL, la dose cumulée dépassait la dose planifiée à partir de la cinquième semaine d’irradiation, ce qui suggère la nécessité d’une nouvelle planification avant cinq semaines. La dose moyenne aux parotides passait de 46Gy (dose planifiée) à 54Gy (dose cumulée) en fin de traitement. Le taux de diminutions du flux salivaire était augmenté de 19 %.

Le recalage élastique permet d’estimer la dose cumulée délivrée dans les différentes structures anatomiques. Une validation sur fantômes numériques et physiques est néanmoins nécessaire avant évaluation clinique.

In case of tumour displacement, image-guided radiotherapy (IGRT) based on the use of cone beam CT (tomographie conique) allows replacing the tumour under the accelerator by rigid registration. Anatomical deformations require however replanning, involving an estimation of the cumulative dose, session after session. This is the objective of this study.

Two examples of arc-intensity modulated radiotherapy are presented: a case of prostate cancer (total dose=80Gy) with tomographie conique (daily prostate registration) and one head and neck cancer (70Gy). For the head and neck cancer, the patient had a weekly scanner allowing a dose distribution calculation. The cumulative dose was calculated per voxel on the planning CT after deformation of the dose distribution (with trilinear interpolation) following the transformation given by a non-rigid registration step (Demons registration method) from: either the tomographie conique (prostate), or the weekly CT. The cumulative dose was eventually compared with the planned dose.

In cases of prostate irradiation, the “cumulative” dose corresponded to the planned dose to the prostate. At the last week of irradiation, it was above the planned dose for the rectum and bladder. The volume of rectal wall receiving more than 50Gy (V50) was 20% at the planning and 26% at the end of treatment, increasing the risk of rectal toxicity (NTCP) of 14%. For the bladder wall, V50 were 73% and 82%, respectively. In head and neck, the “cumulative” dose to the parotid exceeded the planned dose (mean dose increasing from 46Gy to 54Gy) from the 5th week of irradiation on, suggesting the need for replanning within the first 5 weeks of radiotherapy.

The deformable registration estimates the cumulative dose delivered in the different anatomical structures. Validation on digital and physical phantoms is however required before clinical evaluation.