Les systèmes rotatifs de distribution de la dose en hadronthérapie

CENTRE NATIONAL d’HADRONTHERAPIE par IONS CARBONE :
ETOILE
Centre ETOILE, Groupement de Coopération Sanitaire, 60, avenue Rockefeller, F-69008 LYON
Tél : 04 72 78 89 22, Fax : 04 78 76 06 43, Mail : [email protected], Internet : www.centre-etoile.org
Pourquoi ETOILE ?
L’hadronthérapie par ions carbone est une technique innovante de radiothérapie qui utilise des faisceaux d’ions carbone et de protons pour détruire une tumeur. Elle
permet de traiter efficacement des tumeurs jusqu’alors peu curables car inopérables et radiorésistantes.
Les caractéristiques biologiques de l’action des ions carbone sur les tissus tumoraux sont le véritable intérêt apporté par ce nouveau type de rayonnement. Le
transfert d’énergie Lineïque (TEL) élevé de ces ions transforme les cellules et les tumeurs radiorésistantes, éventuellement hypoxiques (déficientes en oxygène) en
cibles radiosensibles.
Pour un niveau de tolérance identique des tissus sains, la dose qui peut être délivrée dans la tumeur voit son Efficacité Biologique Relative (EBR) multipliée par un
facteur de 1,5 à 3, par rapport aux rayons X ou aux protons. Les expériences récentes montrent aussi qu’avec les ions carbone, il est possible de modifier le
fractionnement et l’étalement des irradiations en réduisant le nombre de séances et la durée totale du traitement.
Cadre juridique
Le cadre juridique pour la réalisation d’ETOILE est un PPP : Partenariat Public Privé
Partenaire Public : constitué sous forme d’un Groupement de Coopération Sanitaire
(GCS) dont les membres sont : les Hospices Civils de Lyon, le Centre de lutte contre le
Cancer Léon Bérard Lyon, le CHU de Grenoble, le CHU de Saint Etienne et l’Institut
de Cancérologie de la Loire.
Le partenaire public définit le cahier des charges fonctionnelles et est responsable des
traitements et des activités de recherche. Il paye un loyer au partenaire privé.
Partenaire Privé : constitué par un consortium rassemblant des industriels chargés de
la conception, de la construction, de l’exploitation technique et de la maintenance du
centre (équipements de haute technologie - accélérateur, système de délivrance et de
contrôle de la dose, imagerie, planification du traitement-, bâtiment et infrastructures)
et des financiers.
Le partenaire privé propose et met en œuvre une solution technique pour répondre au
cahier des charges fonctionnelles et finance la construction.
le GCS choisit le partenaire privé à la suite d’un dialogue compétitif qui se déroule en
trois phases. Actuellement ce dialogue est dans sa phase finale qui doit conduire à
remettre au GCS une offre finale fin 2009.
Premiers patients et montée en charge
Principales indications-recrutements
L’étude des résultats des traitements par radiothérapie classique, l’analyse
épidémiologique d’un échantillon de patients français et l’étude critique par des experts
des résultats préliminaires de l’hadronthérapie ont permis de définir une trentaine
d’indications. Elles concerneront au total ≈ 6000 patients chaque année dont 1170 ayant
des indications prioritaires décrites ci-dessous:
Localisations tumorales
Définitions détaillées des indications
Tumeurs des glandes
salivaires (parotide)
Tumeurs inopérables ou refus de la chirurgie ou résections
R2 ou rechutes locales#.
Toute histologie : carcinomes adénoïdes kystiques,
adénocarcinomes mucoépidermoïdes, carcinomes à cellules
acineuses, etc.
Tumeurs des sinus de la
face
Tumeurs inopérables ou refus de la chirurgie ou résections
R2 ou rechutes locales.
Adénocarcinomes et carcinomes adénoïdes kystiques.
Modes d’hadronthérapie
recommandées
Carbone exclusif ou en
complément de dose d’un
traitement loco-régional
par photons
Carbone exclusif dans le
site primitif
Tumeurs inopérables ou refus de la chirurgie ou résections
R2 ou rechutes locales.
Mélanomes malins
muqueux (ORL
essentiellement)
Toute localisation sans métastases immédiatement
Carbone exclusif dans le
menaçantes.
site primitif. Traitement
Tumeur si possible non opérée ou en urgence après résections
urgent
R2 ou en rechute locale non irradiée.
Base du crâne
Chondrosarcomes du
squelette axial
Rachis et sacrum
Carbone exclusif dans le
site primitif
Carbone ou protons
exclusif dans le site primitif
Protons exclusifs dans le
site primitif
Protons ou carbone
exclusifs dans le site
primitif
Sarcomes
rétropéritonéaux
≈ 40
≈ 30 à 50
≈ 20
< 10
≈ 80
Situation M+ non menaçante avec T or rT invalidantes.
Après rechute locale et reprise chirurgicale : “R0”ou R1 et
M0
(pour les T non résecables et R2 voir précédemment) .
≈ 10
≈ 100
Grade faible et M0, toute histologie, tout site.
Non résecable ou chirurgie refusée ou “R2 définitif” : R2
Sarcomes des tissus mous sans reprise possible ou R2 après reprise chirurgicale ou
(non rétropéritonéaux)
rechute locale en résection R2.
≈ 40
Carbone exclusif dans le
site primitif
Situation initiale: R1 M0
≈ 200
Sarcomes des tissus mous
de la tête, du cou et des
membres
Ostéo- et
chondrosarcomes
(tout site sauf squelette
axial)
Rechute pelvienne
d’adénocarcinomes du
rectum
“R1 définitif”: résection R1 sans possibilité acceptable de
reprise chirurgicale.
Hépatocarcinome
Hépatocarcinome unique, ø > 4 à 5 cm, non résecable, M0, ne Carbone exclusif dans le
pouvant être traité ni par les moyens classiques ni par
site primitif
photonthérapie, sans comorbidité menaçante.
≈ 10
Tumeurs non opérées ou résections R2, M0.
M+ accepté pour les ostéosarcomes seulement.
Discussion en fonction du grade.
Rechutes pelviennes unilocalisées loco-régionales non
résecables, en territoire irradié ou non, et M0 (TDM, IRM
hépatique et TEP).
Accélérateur : synchrotron ou cyclotron supraconducteur délivrant
des ions carbone de 400 MeV/nucléon et des protons de 230 MeV
Système de distribution de la dose : actif 3D
Trois salles de traitement : permettant de délivrer des faisceaux fixes
ou mobiles d’ions carbone ou de protons, avec un passage rapide
d’une modalité à l’autre.
Une salle de recherche à accès permanent et support technique gratuit
Recherches conduites depuis 2001
≈ 250
Carcinomes adénoïdes
kystiques avec extension
à la base du crâne
Chordomes de la base du
crâne du rachis et du
Toute forme clinique
sacrum
Incidence
estimée
cas/an en
France
≈ 100
Le projet actuel
≈ 200
Carbone exclusif
≈ 50
Projet médical : indications électives, préparation des essais
cliniques, construction du réseau
Simulations médico-économiques : épidémiologie et modélisation
du recrutement, modélisation des couts des traitements, optimisation
des flux de patients
Modélisation in-silico des paramètres de la réponse tumorale,
individualisation des traitements
Physiques: fragmentation nucléaire, rayonnement secondaire et
imagerie du volume irradié
Hadron-biologique : radiorésistance et modélisation de l’EBR
Simulation du dépôt de dose des ions : algorithmique, calcul rapide
et optimisation de la modélisation du dépôt de dose
Traitement des tumeurs mobiles : mouvement et déformation
Développements techniques : gantry supraconductrice, modes de
balayage du faisceau, dosimétrie, radioprotection du patient.
Faisabilité pour une gantry carbone
supraconductrice
L’utilisation d’aimants supraconducteurs est un facteur de
réduction de poids et de dimensions…. mais ce n’est pas simple :
• de réaliser un aimant dipolaire de 90° avec une grande ouverture
• d’obtenir un bon fonctionnement des dispositifs cryogéniques dans
toutes les positions d’un bras isocentrique
• d’augmenter ou diminuer rapidement le champ dans de tels aimants
• de maitriser le champ magnétique de fuite pour qu’il n’interfère pas
avec le patient ou qu’il ne perturbe pas le fonctionnement des
détecteurs
• d’assurer la sécurité en cas de transition
• de maîtriser le retour rapide à l’état supraconducteur après une
transition