Background and purpose. To attempt to analyze the basic effects of radiosurgery as applied to cerebral arteriovenous malformations.

Methods. We reviewed and discussed the previous issues of the international literature concerning radiobiological principles of radiosurgery of arteriovenous malformations.

Results. The irradiated volume contained both a target volume consisting of abnormal vessels of the nidus often embedded within connective tissue stroma and the surrounding normal brain tissue. These were late-responding tissues after the radiation and sensitive tissues to high dose per fraction. There was not resistant hypoxic cell that could be killed efficiently with fractionated treatment. The therapeutic ratio between damage in the arteriovenous malformation nidus and late complications in the surrounding tissues was independent of fractionation. Furthermore, sterilization of all clonogenic cells in the target volume was not necessary to obtain complete obliteration of arteriovenous malformation. Consequently, there was nothing to be gained by a fractionated course relative to a stereotactic high single-dose irradiation for a small targeted volume (<= 25 mm in diameter or <= 4 200 mm ³ ). The minimum target dose (Dmin) seemed to be the dosimetric independent predicting factor for complete obliteration. The Dmin-response relationship suggested a threshold dose of 5 Gy to 10 Gy and the better effects following Dmin from 20 Gy to 25 Gy. A Dmin above 25 Gy significantly increased the risk of serious late complications. The treated volume seemed to be the significant independent predicting dosimetric factor for developing persistent symptomatic sequelae. The optimum dose to deliver to obtain complete obliteration of an arteriovenous malformation was selected by balancing the expected obliteration rate for each dose with the corresponding risks from radiosurgery depending on size, location, shape and dose distribution.

Conclusion. Although the basic pathological process is still uncertain there is a strong rationale for stereotactic radiotherapy delivered in a high single-dose for small arteriovenous malformations.

Objectif de l'étude. Analyse des principes de base des effets de la radiothérapie en conditions stéréotaxiques à dose unique appliquée aux malformations artério-veineuses cérébrales (MAVc).

Méthode. Les auteurs ont analysé et discuté les résultats rapportés dans la littérature internationale concernant les principes radiobiologiques de base de la radiochirurgie des MAVc.

Résultats. Le volume irradié contient d'une part, un volume cible constitué de vaisseaux anormaux du nidus de la MAVc associé à un stroma tissulaire, et d'autre part, du tissu sain cérébral de voisinage. Ce sont tous deux des tissus à réponse lente et tardive à une irradiation, et sensibles aux doses élevées par fraction. Le nidus et le tissu sain de voisinage ne contiennent pas de cellules hypoxiques radiorésistantes qui nécessiteraient un schéma d'irradiation fractionnée pour obtenir un effet cellulaire létal. Les effets d'une irradiation du nidus et des tissus sains de voisinage sont comparables quel que soit le mode de fractionnement. De plus, la destruction complète des cellules clonogéniques contenues dans le volume cible n'est pas nécessaire pour obtenir une oblitération complète de la MAVc. Il n'y a, par conséquent, aucun avantage à fractionner la dose ; la radiothérapie en conditions stéréotaxiques à dose unique élevée est adaptée au traitement des MAVc de petit volume (<= 25 mm de diamètre ou <= 4 200 mm ³ ). Le facteur dosimétrique prédictif, significatif et indépendant, de l'oblitération complète paraît être la dose minimum dans le volume cible (Dmin) avec un seuil compris entre 5 Gy et 10 Gy et un plateau compris entre 20 Gy et 25 Gy. Au-delà de la dose unique de 25 Gy, le risque de complications sévères devient trop important. Le facteur dosimétrique prédictif, significatif et indépendant, du risque de complications sévères et non régressives semble être dominé par le volume irradié. La dose optimale requise prescrite sur l'isodose de référence est, pour chaque cas, un compromis entre la probabilité d'oblitération et le risque de complications tardives fonction de la taille ou du volume de la cible, de la topographie de la MAVc et de la distribution de la dose.

Conclusion. Il existe des arguments pour considérer que la radiothérapie en conditions stéréotaxiques à dose unique élevée est la meilleure modalité d'irradiation des MAVc de petit volume.