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Radiothérapie pour cibles mobiles
Les tissus normaux sont souvent pris entre deux feux pendant la radiothérapie. Les dommages sont causés par les faisceaux de rayonnement à haute énergie utilisés pour tuer le tissu tumoral, en particulier lorsque la respiration du patient provoque le déplacement de la tumeur.
Drôle de couple: Un prototype de dispositif associe un imageur à résonance magnétique à un accélérateur linéaire, deux technologies qui interfèrent généralement l'une avec l'autre. Les cylindres bleus se faisant face sont les aimants d'imagerie. Le cercle métallique visible à gauche à l'arrière est un bouclier magnétique et anti-rayonnement qui protège le guide d'ondes de l'accélérateur.
Pour mieux suivre la position d'une tumeur en temps réel et ajuster le rayonnement en conséquence, des chercheurs de l'Université de l'Alberta au Canada ont combiné un accélérateur linéaire avec un imageur à résonance magnétique. Aujourd'hui à Anaheim, Californie, au réunion annuelle de l'American Association of Physicists in Medicine, les chercheurs présenteront la preuve qu'un appareil qui combine ces technologies peut suivre et irradier avec précision une cible en mouvement.
La radiothérapie utilise des rayons X à haute énergie provenant d'un accélérateur linéaire médical pour endommager les tissus tumoraux et traiter presque tous les types de cancer. Aux États-Unis, la moitié de tous les patients atteints de cancer reçoivent cette forme de traitement, qui nécessite généralement 10 à 15 séances d'une durée d'environ 15 à 30 minutes chacune. Afin de s'assurer que toute la tumeur est irradiée, les médecins doivent irradier une marge de tissu sain autour d'elle, ce qui entraîne des effets secondaires, notamment des nausées, des douleurs et des lésions des tissus cutanés. Entre les séances, le tissu sain se régénère, mais pas la tumeur. Une façon de minimiser les effets secondaires est de réduire la dose de rayonnement et d'augmenter le nombre de séances, parfois jusqu'à 35.
Nous aimerions diminuer les marges et augmenter la dose de rayonnement, afin de mieux contrôler la tumeur sans effets secondaires, dit Gino Fallone , directeur de la division de physique médicale au département d'oncologie de l'Université de l'Alberta.
Un autre défi est posé par le mouvement de la tumeur pendant le traitement. Les tumeurs des poumons et de la prostate en particulier peuvent se déplacer d'environ deux centimètres pendant le traitement. La radiothérapie actuelle relève ce défi en combinant la source de rayonnement avec une tomodensitométrie (TDM). Cela aide les médecins à réduire les dommages aux tissus sains, mais les tomodensitogrammes ne sont pas très efficaces pour montrer les tissus tumoraux mous et ils sont trop lents pour suivre le mouvement de la tumeur en temps réel. Le groupe de Fallone s'est tourné vers l'imagerie par résonance magnétique (IRM), qui fournit des images nettes des tissus mous tels que les tumeurs, dans l'espoir de faire mieux.
Jusqu'à présent, il n'était pas possible d'utiliser l'IRM pour guider la radiothérapie. En effet, les appareils d'IRM et les accélérateurs linéaires qui fournissent des rayons X à haute énergie pour la radiothérapie interfèrent les uns avec les autres. L'IRM utilise un aimant puissant et des impulsions d'ondes radiofréquence pour exciter et lire un signal provenant de protons dans les molécules d'eau à l'intérieur des tissus mous du corps. Les accélérateurs linéaires médicaux utilisent également des impulsions radiofréquence, dans leur cas afin d'accélérer des électrons à travers un guide d'ondes vers une cible métallique. Lorsque les électrons frappent la cible, des rayons X à haute énergie sortent de l'autre côté ; ces radiographies sont ensuite dirigées vers le tissu tumoral. Si ces deux machines sont dans la même pièce, le champ magnétique de l'IRM interfère avec le guide d'onde, empêchant les électrons d'être accélérés, et les impulsions radiofréquence de l'accélérateur linéaire interfèrent avec le champ magnétique de l'imageur, dégradant la qualité de l'image.
Pour combiner les technologies, les chercheurs albertains ont dû restructurer les deux composants. Toute la machine est conçue différemment, dit Fallone. Un blindage spécial est utilisé. Et au lieu d'utiliser un champ magnétique à haute intensité généré par des bobines de fil supraconducteur, comme en IRM clinique, la machine utilise un aimant permanent faible. L'aimant faible interfère beaucoup moins avec l'accélérateur et est plus petit et moins coûteux à exploiter. En décembre dernier, le groupe de Fallone a publié les résultats d'études d'imagerie qui ont montré qu'il était possible de générer des images IRM tout en faisant fonctionner l'accélérateur linéaire sans interférence.
L'aimant faible impose cependant un défi différent : la qualité de l'image est bien inférieure. Les chercheurs de l'Université de Stanford travaillent donc sur des méthodes de calcul pour obtenir les informations nécessaires à partir de ces images à plus faible résolution. L'IRM diagnostique nécessite une qualité d'image très élevée, mais pour la radiothérapie, vous n'avez pas besoin de voir la tumeur dans les moindres détails, dit Amit Sawant , instructeur en radio-oncologie à la Stanford School of Medicine. Vous pouvez vous permettre de perdre le signal [image] tout en obtenant suffisamment d'informations pour savoir quand la tumeur bouge. Ce qu'il est important de voir pendant la radiothérapie, dit Fallone, ce sont les bords de la tumeur.
Fallone et Sawant présenteront les premiers résultats des études de suivi d'images réalisées avec le prototype de dispositif combiné lors de la conférence à Anaheim. Le groupe de Sawant décrira un logiciel d'imagerie qui permet à la machine d'acquérir cinq images IRM bidimensionnelles par seconde, beaucoup plus rapidement que l'IRM conventionnelle. Les chercheurs de Stanford ont augmenté la vitesse d'imagerie en diminuant la zone d'imagerie et en utilisant une technique appelée détection compressive. Lorsque les images sont stockées, environ 90 % des données sont rejetées ; en utilisant la détection compressive, il est possible d'acquérir uniquement les 10 pour cent les plus importants des données d'image en premier lieu.
Fallone présentera des résultats démontrant qu'un tel guidage en temps réel peut être utilisé pour rediriger le faisceau de rayons X de l'appareil prototype. Jusqu'à présent, seul le CT a été disponible pour le guidage d'image, dit Bhadrasain Vikram , chef de la branche clinique de radio-oncologie du programme de recherche sur les rayonnements du National Cancer Institute. C'est excitant que [l'IRM] devienne disponible pour commencer à demander si elle peut fournir des informations plus précises. Une meilleure orientation pour la radiothérapie, dit Vikram, pourrait accélérer les traitements ou même guérir certains cancers que vous ne pouvez pas guérir aujourd'hui.
Mais avant que le système puisse être testé sur des patients, les chercheurs avertissent que le processus d'acquisition d'images doit être encore plus accéléré, afin qu'il soit possible de créer des images 3D. Le dispositif devra également être testé sur des animaux. Fallone estime que les tests humains sont dans au moins cinq ans.