Cancers secondaires induits par radiations

Calcul de la dose périphérique par Monte Carlo
pour des cancers du sein traités par
radiothérapie: résultats préliminaires
Andreas Joosten
Groupe de Dosimétrie Clinique
IRA
Pourquoi s’intéresser à la dose
périphérique?
Principe d’un ttt de RT:
Intérêt clinique:
•contrôle tumoral
•Limiter les
complications aux OAR
Intérêt?
Intérêt pour les doses en périphérie
des champs

Radiothérapie = couteau à double tranchant
–
–
Guérison de cancers
Induction de cancers principalement en dehors de champs
(Dörr et al., JRP, 2002)
Situation générale

Cancers secondaires radio-induits: un problème de plus en
plus important
–
–
–

Patients vivent plus longtemps après le tttprobabilité de développer
un cancer radio-induit augmente
Problème: quantification du risque en fonction de la dose mal
connue/controversée
Nouvelles technologies (IMRT, tomothérapie, protons) dont on ne
connaît pas l’impact sur l’incidence des cancers secondaires
On se focalise sur le cancer du sein, car:
–
–
Cancer très courant chez la femme (1/8)
Cancer qui se guérit bientemps de latence pour le voir apparaître
Problématique des cancers
secondaires en RT

Cancer secondaire radio-induit: problème complexe
–
–
–
–
–

Les rayons peuvent induire presque n’importe quel type de
cancer (exception: leucémie lymphoïde chronique)
Pas de signature du cancer radio-induit
Temps de latence long avant son apparition ( long follow up)
Risque de cancer radio-induit est faible ( grosses cohortes)
Cancer secondaire n’est pas forcément radio-induit!
Pour mettre en évidence les cancers secondaires:
–
Études épidémiologiques
Incidence de cancers secondaires
après ttt
RT
NRT
(Levi et al, BJC, 2006)
Relation dose – risque de cancer:
état actuel des connaissances
?
?
?
(Hall, IJROBP, 2006)
Problématique de la quantification
du risque


Relation dose-risque controversée aux hautes doses
(>2.5 Sv)
Aux doses « moyennes » (50 mSv à 2.5 Sv), on a
constaté que les résultats de la « Life Span Study »
sont incompatibles avec ceux des cohortes
médicalement exposées
–

Ré-évaluer les risques pour des patients traités par RT dans
cette gamme de dose
L’incertitude sur le risque vient en partie de la
dosimétrie approximative dans les études
Résumé de la situation

Forme courbe dose-réponse mal connue, car:
–
–

Peu d’études épidémiologiques incorporent une
stratification du risque en fonction de la dose
Dosimétrie souvent approximative (mesures dans
un fantôme)
Beaucoup de cancers secondaires se
développent en bordure et hors du champs
–
Dosimétrie hors champs  inexistante
Sources de dose périphérique

Sources de dose périphérique:
–
–
–
–
Rayonnement diffusé interne du patient
Rayonnement diffusé par les
collimateurs/blocs/filtres
Rayonnement de fuite de la tête de l’accélérateur
(Dose neutronique (seulement pour E>10 MV))
Projet de thèse


But: développer un outil permettant de calculer
les doses dans et hors champs (=dose
périphérique) pour des femmes traitées pour un
cancer du sein par RT
Calculs des matrices de doses par Monte Carlo
(EGSnrc) pour différents cas en fonction des:
–
–
Paramètres morphologiques (poids, taille…)
Paramètres techniques d’irradiation (type de
champs, dimensions champs, machine utilisée…)
Projet de thèse


A partir d’un certain nombre de matrices de
doses pré-calculées, on interpole ces matrices
pour obtenir des distributions de doses pour
n’importe quel cas
Application de la méthode de manière:
–
–
Rétrospective: évaluer le risque pour différentes
localisations avec nos connaissances actuelles
Prospective: estimer la dose pour des études
épidémiologiques et stratifier le risque en fonction
de la dose
Quels paramètres?

Quels sont les paramètres morphologiques et
techniques importants pour reconstruire les doses?

Comment définir les matrices de base utilisées?

 Liste de 139 cas de patientes traitées par RT au
CHUV entre 1978 et 2000 et ayant développé un
second cancer
–
Extraction des données des dossiers de ces patientes (108
dossiers trouvés)
Résumé des résultats de
l’extraction des données de patient

En modélisant un LINAC 6MV et un Co-60, on
peut reconstruire 95% des faisceaux de photons
AP sus-clave-axill
85% des traitements
sont une
combinaison des
champs suivants:
CTE, CTI, CMI, AP,
PA
CMI
PA axill
CTE
CTI
Résumé des résultats de
l’extraction des données de patient

Paramètres retenus:
–
–

Poids, taille, bonnet du sein
Taille des champs, angle gantry, doses par champs
La variabilité de ces paramètres a été étudiée
–
–
Min, max, , 
Tests du 2 pour distributions normale et
lognormale, QQ-plots pour ces distributions
Modélisation Monte Carlo de la tête
du LINAC Primus de Siemens
e-
e-
Mesures de dose périphérique et
simulations


4 Gy sont déposés à l’isocentre par les
champs AP suivants: 4x18, 5x18, 6x18
Pour chaque champs, 3 mesures à différentes
distances du bord du champs sont effectuées
Isocentre
6 cm
Résultats
x [cm]
3.95
5.6
10
3.95
5.6
10
3.95
5.6
10
Dim champs Dist hc [cm] DMC [mGy]
4x18
4x18
4x18
5x18
5x18
5x18
6x18
6x18
6x18
1.95
3.6
8
1.45
3.1
7.5
0.95
2.6
7
253
149
58
326
191
67
428
238
77
Dmes [mGy]
Inc abs
2
3
3
3
3
3
4
4
4
276
173
82
346
211
91
459
258
102
Ecart abs
-23
-24
-24
-20
-20
-24
-31
-20
-25
Ecart rel
-8.4%
-13.9%
-29.6%
-5.8%
-9.4%
-26.8%
-6.8%
-7.6%
-24.2%
Ecart de l’ordre de 20-25 mGy entre MC et les mesures
Etat actuel du projet

Problème: Monte Carlo sous-estime la dose. Il
y a un décalage de l’ordre de 20-25 mGy
–

Rayonnement de fuite de la tête?
En cours:
–
–
Mesures dans une cuve d’eau et simulations
correspondantes
Mesures du rayonnement de fuite de la tête
A venir…


Etude de l’influence des différents paramètres
sur la distribution de dose
Contourage des organes:
–
–
Permet de calculer des DVH pour chaque organe
Tenir compte de la distribution inhomogène de la
dose dans certains organes
IMPORTANT!
Importance de la distribution de
dose dans un organe
Modèle de compétition:
ERR=(bD+cD2/K)e-D-D2/K
Risque à 32 Gy = 0.003%
Répartition
volumique de la
dose pour la vessie
(cancer initial traité:
prostate)
Risque pour distribution
de dose: 0.29%
Risque observé
cliniquement: 0.15%-0.32%
(Boice et al., JNCI, 1985)
Le futur


Plutôt que d’utiliser des doses moyennes à
l’organe, étudier la relation DVH – risque relatif
pour un organe
Répondre à la question: quel impact ont les
nouvelles technologies (IMRT, tomo, protons)
sur l’incidence de second cancer par rapport à
la radiothérapie conventionnelle?
Comparaison tomo – RT
conventionnelle (cas prostate)
RISQUE DE SECOND CANCER
SIGNIFICATIVEMENT DIFFERENT?
5%
10% 20% 30%
5%
10% 20% 30%