UNIVERSITE DE MEDECINE DE LILLE 2 Mémoire de Diplôme d’Etudes Spécialisé en Oncologie – Radiothérapie La Curiethérapie à Haut débit de Dose dans les cancers du col de l’utérus et son impact sur les organes à risque. Ingrid Fumagalli Sous la direction du Professeur Philippe Nickers Année universitaire 2013 -2014 TABLE DES MATIERES REMERCIEMENTS 3 RESUME 4 INTRODUCTION 5 EPIDEMIOLOGIE HISTOIRE NATURELLE DE LA MALADIE ANATOMIE GYNECOLOGIQUE PELVIENNE HISTOLOGIE BILAN D’EXTENSION D’UNE TUMEUR DU COL UTERIN INDICATIONS DE CURIETHERAPIE HISTORIQUE DE LA CURIETHERAPIE PROGRES RECENTS DE LA CURIETHERAPIE 5 5 6 6 7 8 8 10 PATIENTES ET METHODE 11 PRESENTATION DE L’ETUDE TRAITEMENT APPLICATEUR DE CURIETHERAPIE PREMIERE SEANCE DEUXIEME SEANCE IMAGERIES DE LA CURIETHERAPIE CONTOURAGE REGLES DE PRESCRIPTION TOXICITES TEST STATISTIQUE 11 13 13 14 14 14 15 16 16 16 RESULTATS 16 CONTROLE LOCAL TOXICITES APPORT DE L’IMAGERIE DOSES AUX OAR 17 17 18 20 DISCUSSION 20 CONCLUSION 24 BIBLIOGRAPHIE 25 ANNEXE 1 29 CURRICULUM VITAE 30 ARTICLE EN COURS DE SOUMISSION 35 2 REMERCIEMENTS Je tiens à remercier respectivement tous ceux qui m'ont aidée, soutenue, et encouragée dans la réalisation de ce travail : Monsieur le Professeur Nickers pour sa direction, ses orientations, et sa compréhension dans ce travail, Monsieur le Docteur Cordoba pour son aide précieuse à la réalisation pratique de cette étude, Madame le Docteur Jumelle pour sa collaboration et son temps pris pour la relecture des différentes imageries, Monsieur Kramar pour la réalisation des statistiques, Toute l’équipe de curiethérapie du Centre Oscar Lambret : physiciens, manipulateurs et infirmiers pour leur aide au quotidien avec les patientes. Mes remerciements s’adressent également à tous mes Professeurs d’Oncologie radiothérapie, d’Oncologie médicale et tous les médecins croisés durant mon internat qui m’ont enseigné cette belle spécialité. Enfin, je n’oublie pas les équipes des services dans lesquels je suis passée et tous mes cointernes pour ces six merveilleuses années. A mon mari, pour son aide, et son soutien, tout au long de mon cursus universitaire. A mes parents pour leur soutien indéfectible. 3 RESUME Objectif : Evaluer l’épargne en terme de dose aux OAR à refaire un contourage et un plan de traitement à chaque séance de curiethérapie HDD dans un protocole associant une première partie de radiothérapie externe à forte dose et un complément de 13 Gy en curiethérapie. Patientes et méthodes : Vingt-quatre patientes présentant un cancer du col de l’utérus (stades FIGO IB-IV) ont été incluses prospectivement. Deux séances de curiethérapie HDD de 6,5 Gy chacune ont été délivrées en surimpression à un traitement par Tomothérapie® (50,4 Gy dans les aires ganglionnaires et de manière concomitante une surimpression à 59,92 Gy dans les volumes macroscopiques tumoraux). Une IRM était réalisée à la fin de la Tomothérapie® et une lors de la première séance de curiethérapie avec applicateur en place. Un TDM était réalisé à chacune des séances. Une fusion d’images entre l’IRM avec applicateur et le TDM était faite. Un plan de traitement était réalisé à chaque fraction et les D0,1, D1cc, D2cc, D5cc, D10cc et D50cc de chaque OAR ont été relevés. L’étude a été enregistrée sur ClinicalTrials.gov (NCT01681342). Résultats : Le suivi médian a été de 25 mois. Au moment de la curiethérapie, aucune patiente ne présentait d’infiltration paramétriale. Le diamètre médian de tumeur résiduelle était de 1,6 cm (0,7-2,3 cm) pour un diamètre tumoral initial de 5 cm (0,7-8cm). Des différences significatives ont été retrouvées entre les 2 séances pour les D0,1cc, D1 cc, D2 cc, D5 cc et D 10 cc (p < 0.02) de chaque OAR. Conclusion : Dans ce programme particulier de deux séances de curiethérapie HDD après une première partie de Tomothérapie® permettant une importante fonte tumorale, il reste nécessaire de réaliser un plan de traitement et de contourer à chaque séance les organes à risque permettant une diminution de 10% voire 20% de la dose prescrite à ces organes. 4 INTRODUCTION Epidémiologie Le cancer du col de l’utérus est la deuxième cause de décès par cancer chez la femme. Il reste un problème de santé publique en France, avec un peu plus de 3000 nouveaux cas par an en 2012 et plus de 1000 décès par an liés à cette pathologie (1). Les régions du Nord de la France sont particulièrement concernées. Ces données n’évoluent que peu dans le temps, les mêmes chiffres étant retrouvés en 2005 (1). On espère une éventuelle baisse dans les années futures du fait des progrès de dépistage et de prévention dans cette maladie. Histoire naturelle de la maladie Le cancer du col de l’utérus présente plusieurs facteurs de risque. Le principal connu est le Papillomavirus humain (HPV). Ce dernier comporte plus de 80 sérotypes mais les HPV 16 et 18 sont les plus carcinogènes chez l’Homme. Les autres facteurs de risque décrits sont la précocité des rapports sexuels du fait de l’immaturité de la jonction exo-endocol chez les jeunes filles et le tabac, par un mécanisme immunosuppresseur entrainant des infections chroniques plus facilement (2). Des méthodes de prévention ont aujourd’hui été mises en place. Tout d’abord, depuis plusieurs années un dépistage par frottis tous les 3 ans après 2 frottis normaux à un an d’intervalle est recommandé par la Haute Autorité de Santé (HAS) (3). Ce dernier permet un dépistage de la maladie à un stade plus précoce avant une éventuelle dissémination ganglionnaire ou métastatique. De plus, nous disposons aujourd’hui de vaccins ciblés contre certains sérotypes, les plus pourvoyeurs de transformation tumorale. Mais cette efficacité n’est démontrée que chez les jeunes filles n’ayant été exposées aux virus et uniquement pour ces quelques sérotypes (deux vaccins sont disponibles, ciblant 2 ou 4 sérotypes ; les deux comprennent les sérotypes 16 et 18). L’indication de la vaccination est donc aujourd’hui proposée aux jeunes filles de 11 à 14 ans ou en rattrapage aux jeunes filles de 15 à 19 ans (3). Mais du fait de la couverture incomplète de ces vaccins, le frottis de dépistage doit être poursuivi en parallèle (3). 5 Anatomie gynécologique pelvienne L’utérus est un organe centro-pelvien situé en arrière de la vessie, en avant du rectum, audessous de l’intestin grêle et au-dessus du vagin. Il est relié aux parois pelviennes par les paramètres (ou ligaments larges) et au sacrum par les ligaments utéro-sacrés en arrière. Il est composé d’un corps en haut et d’un col en bas. Ce col de l’utérus occupe donc la partie caudale de l’utérus. Ce dernier présente une partie externe (exocol) avec une lèvre antérieure et une lèvre postérieure et un orifice interne (endocol) appelé également isthme. Ces deux orifices sont reliés par le canal endo-cervical. Autour du col se situent les culs de sacs vaginaux (Figure 1). Figure 1: Anatomie gynécologique de la femme. http://www.gynecochin. com/chirurgie/anatomie -feminine/planchesanatomiques Un col utérin mesure en moyenne entre 2,5 et 5 cm de large pour une épaisseur entre 2 et 4 cm. Il mesure généralement entre 2 et 5 cm de hauteur (correspondant à la longueur du canal endo-cervical). Histologie L’exocol est recouvert d’une muqueuse malpighienne, l’endocol d’une muqueuse glandulaire. D’un point de vue anatomopathologique, la très grande majorité des cancers du col de l’utérus se développe à partir de l’exocol, donc dans un contexte de dysplasie malpighienne liée à l’infection à HPV. Il en résulte une très large majorité de carcinomes épidermoïdes à traiter. Les adénocarcinomes sont moins fréquents (5 à 10% des cas) et naissent alors aux dépens de l’endocol glandulaire. Plusieurs sous-types histologiques sont possibles : endométrioïde le plus souvent, mucineux, à cellules claires ou encore séreux. Puis quelques tumeurs rares peuvent exister (sarcomes, tumeurs neuroendocrines) en très faible nombre. Ces dernières entités sont souvent de plus mauvais pronostic (4 - 5). 6 Bilan d’extension d’une tumeur du col utérin L’examen clinique reste un élément majeur pour le choix des traitements des cancers du col de l’utérus. En effet, la classification FIGO (Fédération Internationale de Gynécologie et d’Obstétrique) modifiée en 2009 et détaillée sur la figure 2, basée uniquement sur la clinique sert en théorie à elle seule à savoir quelle stratégie thérapeutique adopter (6). Cette dernière différencie les stades I comme des tumeurs intra-cervicales, IA pour les tumeurs microscopiques et IB pour des tumeurs cliniquement palpables. Dans les stades IB, une sous classification distingue les tumeurs de moins de 4 cm (IB1) de celles mesurant plus de 4 cm (IB2). Les stades II sont ceux présentant soit une extension vaginale (IIA) ou paramétriale (IIB) ; les stades III et IV représentent des tumeurs de stade avancé. Figure 1 : classification FIGO 2009 illustrée (issu de IMAIOS) Cependant cette classification ne prend pas en compte le statut ganglionnaire de ces patientes, élément pourtant corrélé au pronostic ultérieur (7). Ainsi, de manière courante aujourd’hui, le bilan d’extension des tumeurs du col de l’utérus comporte au minimum une IRM dont les séquences T2 et les séquences dynamiques sont primordiales pour déterminer le volume tumoral et son extension aux paramètres ou organes avoisinants. L’IRM permet également d’avoir une idée du statut ganglionnaire au niveau pelvien. 7 Afin de mieux estimer le risque ganglionnaire et/ou métastatique, une tomographie par émission de positons (TEP-TDM) est recommandée dès le stade IB2 (8). Si ce dernier est négatif, et du fait de la sensibilité non optimale du TEP-TDM (12% de faux négatifs) de nombreuses équipes réalisent une lymphadénectomie première. (9,10) Indications de curiethérapie Ainsi, avec tous ces éléments, la meilleure stratégie thérapeutique peut être adoptée. Pour les stades IB1, un traitement se basant sur la chirurgie sera réalisé. Dès le stade IB2, une association de chimiothérapie et radiothérapie est proposée. Une chirurgie n’intervient que si la diminution tumorale en cours de radiothérapie est très faible car cette dernière n’a pas montré un intérêt en terme de contrôle local pour les patientes (11). La radiothérapie est délivrée pour une part par des rayonnements ionisants externes (RTE) et d’autre part par curiethérapie intracavitaire. La curiethérapie conserve une place essentielle dans ce traitement avec une nette diminution du contrôle local lorsque cette dernière n’est pas réalisée comme le montrent Han et al. dans leur dernier rapport (12). La curiethérapie représente donc une part fondamentale dans le traitement des cancers du col utérin. Du fait de son application intra-cavitaire, elle cible parfaitement le résidu du volume tumoral initial ; le fort gradient de dose de ce mode d’application de radiations ionisantes (environ 10% par millimètre) augmente encore la dose au sein de la tumeur résiduelle tout en limitant la dose aux organes à risque (OAR) avoisinants que sont la vessie, le rectum, le sigmoïde et l’intestin grêle. Historique de la curiethérapie Le concept de cette curiethérapie est d’appliquer au sein même de la lésion des sources radioactives. Depuis les années 1920, des applications de curiethérapie cervico-utérines sont réalisées. Au tout début, le Radium-226 était utilisé comme source, directement implanté en même temps que l’applicateur, à l’aide d’un tube utérin flexible chargé de sources de Radium, d’ovoïdes vaginaux implantés indépendamment et avec une géométrie non fixe (figure 2). 8 Figure 2: Exemple d’applicateur à géométrie non fixe avec une sonde endoutérine indépendante des ovoïdes vaginaux, dit de type de Manchester Pour des raisons de plus ample manipulation et surtout une meilleure radioprotection, des systèmes plus modernes se développent dans les années 1970 permettant un chargement différé des sources radioactives. Plusieurs applicateurs sont créés par les différentes écoles de curiethérapie existantes (Stockholm, Manchester, Paris, Vienne…). Tous ces applicateurs reposent sur le même principe et comportent une sonde utérine rigide et un système couvrant les culs de sac vaginaux, le tout de géométrie fixe et associée (Figure 3). A B C Figure 3 : Principaux types d’applicateurs de curiethérapie utéro-vaginales A : Applicateur de type Fletcher : sonde endo-utérine de taille variable et deux ovoïdes pour couvrir le fond vaginal. B : Moule personnalisé avec sonde endo-utérine dite de Chassagne (école de Paris). Des sondes couvrant le fond vaginal sont disposées de manière latérale et interne au moule. C : Applicateur type Ring (école de Vienne) : Sonde endo-utérine de différentes tailles possibles et anneau venant couvrir les culs de sacs vaginaux. Possibilité d’introduire des aiguilles pour y associer une curiethérapie interstitielle. 9 Ces premiers systèmes étaient le plus souvent avec des sources de Cesium-137 ou d’Iridium192 libérant un bas débit de dose (BDD) c'est-à-dire moins de 2 Gy/h. Puis, dans les années 80, des dosimétries 2D par radiographies orthogonales apparaissent. Dans les années 1990-2000, l’avènement des projecteurs de source a permis de réaliser ce traitement par débit pulsé (PDR), délivrant une petite dose toutes les heures (de 0,5 à 0,6 Gy/h le plus souvent), simulant au mieux le BDD et augmentant encore la radioprotection du personnel. Enfin, il y a quelques années, l’avènement de l’imagerie 3D a permis des plans de traitement et des rapports de doses comme en radiothérapie externe faisant évoluer cette technique et autorisant donc à plus de possibilités du fait d’une plus grande connaissance de la délivrance de la dose. Ainsi, des hautes doses par fraction ont pu être délivrées, donnant naissance à la curiethérapie à haut débit de dose. Progrès récents de la curiethérapie Depuis plusieurs années, le développement de l’imagerie couplée à la dosimétrie tridimensionnelle a contribué à l’amélioration de la connaissance des volumes tumoraux et des organes à risque (OAR). Le Groupe européen de curiethérapie–European Society for Therapeutic Radiology and Oncology (GEC-ESTRO)- a publié des recommandations portant sur la dosimétrie tridimensionnelle basée sur l’imagerie afin de mieux définir les volumes d’intérêt (13,14). En pratique, ce développement de la scannographie et plus encore de l’IRM a conduit à une meilleure définition des volumes d’intérêt que sont la tumeur et ses extensions, ainsi que les organes critiques, dits à risque : vessie, rectum, sigmoïde et l’intestin grêle. Ainsi jusqu'à présent, l'imagerie de référence dans l’évaluation de l’extension tumorale dans les cancers du col utérin est l’IRM (15). Malgré cette supériorité de l’IRM sur la scanner, de nombreux services n’ont pas un accès facile à l’IRM en vue de la réalisation de cet examen pendant la curiethérapie alors que la plupart des services de radiothérapie disposent actuellement de scanners dédiés permettant la réalisation de dosimétries tridimensionnelles. Parallèlement, la curiethérapie à haut débit de dose (HDD) se développe de plus en plus avec des résultats similaires en comparaison aux autres modalités de traitements que sont le BDD et PDR surtout lors de petites tumeurs résiduelles au moment de la curiethérapie (16–19). La curiethérapie en HDD est aujourd’hui considérée comme un standard en curiethérapie gynécologique, et offre de nombreux avantages. Elle peut être réalisée en ambulatoire et évite l’allongement prolongé des patientes. De plus, une fois l’applicateur en place, la réalisation de l’imagerie et la planification du traitement se font dans un temps minimum donnant plus 10 d’assurance au traitement d’être délivré dans les mêmes conditions que la dosimétrie planifiée. Un inconvénient du HDD peut être le nombre de séances, car pour avoir une équivalence au traitement en PDR, plusieurs sont nécessaires. Mais du fait des nombreux progrès en radiothérapie externe, la radiothérapie par modulation d’intensité (RCMI) a montré un intérêt dans les irradiations pelviennes. Elle permet en effet de diminuer la dose aux OAR et donc la toxicité tout en augmentant la dose dans les volumes cibles ganglionnaires et centro-pelviens et en limitant le nombre de séances (20–22). Dans notre cas particulier, le fait d’augmenter la dose à 60 Gy en radiothérapie externe par RCMI permet la réalisation de deux séances en HDD pour avoir une dose biologique satisfaisante. Un protocole associant une première partie par RCMI à la dose de 60 Gy sur les volumes tumoraux et un complément de 13 Gy en curiethérapie HDD a donc été proposé. L’objectif prinicpal de ce travail a été de voir quelle serait l’épargne en terme de dose pour les OAR à refaire un contourage et un plan de traitement à chaque séance de curiethérapie. L’objectif secondaire a été de définir le moment idéal des différents examens d’imagerie et les séquences nécessaires. PATIENTES ET METHODE Présentation de l’étude Cette étude observationnelle a eu l’agrément de l’unité de recherche clinique du Centre Oscar Lambret et a fait l’objet d’un enregistrement dans ClinicalTrials.gov sous le numéro : NCT01681342. 24 patientes présentant un cancer du col utérin (de stades FIGO IB à IVa) ont été incluses dans cette étude. Les données ont été collectées de manière prospective. Les critères d’inclusion étaient : - patientes de 18 à 75 ans inclus - réalisation d'une radiothérapie externe préalable par RCMI en Tomothérapie® au centre Oscar Lambret à la dose de 60 Gy dans les volumes macroscopiques tumoraux - carcinome du col de l’utérus prouvé histologiquement - indication de curiethérapie utéro-vaginale selon les recommandations FIGO 2009 de stade Ib à IV - indice OMS ≤ 2 11 - bilan préthérapeutique : TEP-TDM et/ou stadification ganglionnaire chirurgicale avant le début de la radiochimiothérapie concomitante ; IRM pelvienne de départ et en fin de radiothérapie externe - information de la patiente - accord écrit pour participer à un observatoire - affiliation à un régime de Sécurité Sociale Les critères d’exclusion étaient : - contre-indication à la radiothérapie externe pelvienne - intervention chirurgicale de moins de 4 semaines avant l’inclusion - antécédents de radiothérapie pelvienne - antécédents de maladie de Crohn ou de recto-colite hémorragique, ou pathologie active - infection active ou autre pathologie grave sous-jacente susceptible d'empêcher le traitement du patient - antécédents de cancer dans les 5 ans précédant ce traitement autres qu'un basocellulaire cutané ou un carcinome in situ du col utérin - personnes privées de liberté ou sous tutelle / curatelle - participation concomitante à un autre essai clinique Une IRM était réalisée à la fin de la RTE afin d’objectiver la réduction du volume tumoral initial. Une diminution de 50% minimum était requise pour réaliser la curiethérapie. 2 séances de curiethérapie à deux ou trois jours d’intervalle étaient réalisées. La première (séance 1) comportait, après la mise en place d'un applicateur IRM compatible, une IRM ainsi qu'une Tomodensitométrie (TDM). La deuxième séance (séance 2) se déroulait avec un TDM et un réajustement des contours afin d'épargner au maximum les OAR. 12 Traitement Les patientes bénéficiaient donc au préalable de 28 séances de radiothérapie externe par Tomothérapie®. Celle-ci délivrait 1,8 Gy par fraction pour un total de 50,4 Gy dans les aires ganglionnaires pelviennes (iliaque commune, iliaques internes et externes, obturatrices) et de manière concomitante une surimpression amenant les fractions à 2,14 Gy pour un total de 59,92 Gy dans les volumes macroscopiques tumoraux (volume tumoral primitif centropelvien et tout volume ganglionnaire pathologique supérieur à 1 cm) (Règles de prescription en annexe 1). Dans un second temps, la curiethérapie délivrait deux fractions de HDD de 6,5 Gy au HR-CTV (High Risk Clinical Target Volume ; volume résiduel au moment de la curiethérapie) pour une dose totale de 13 Gy en en moins de 5 jours (23). La durée totale du traitement par radiothérapie ne devait pas excéder 55 jours (24). La dose totale délivrée au HR-CTV correspond alors à une dose biologique équivalente de 94,3 Gy qui, rapportée à un fractionnement conventionnel de 2Gy par fraction (EQD2), équivaut à une dose de 78,5 Gy considérant un α/β tumoral à 10 Gy, et ne considérant pas le gain en terme de BED résultant du temps total de traitement plus court (25). Applicateur de curiethérapie L’applicateur utilisé était de type Fletcher commercialisé par Nucletron ® (Elekta®, Stockholm, Suède), IRM compatible. On disposait de sondes endo-utérines de plusieurs longueurs possibles : 40, 50 ou 60 mm. Pour couvrir les culs de sacs vaginaux, des ovoïdes également de plusieurs tailles étaient disponibles : petits, moyens ou grands (Figure 4). Enfin une palette rectale afin d’éloigner le rectum disposait d’un petit et moyen modèle. Figure 4 : Montage de l’applicateur de type Fletcher 1 : Choix de la taille de la sonde endo-utérine à l’aide d’un hystéromètre 2 : Choix de la taille des ovoïdes 3 : Assemblage des sondes vaginales 4 : Applicateur fixé NB : Palette rectale non assemblée 13 Première séance La veille au soir, un lavement rectal était réalisé par la patiente, permettant d’assurer une vacuité rectale. La première séance se déroulait sous anesthésie générale. Une sonde urinaire était placée et la vessie remplie à 250 cc d’eau stérile (pour meilleure visualisation du col et de l’utérus par échographie durant l’application faite par les manipulatrices formées à cet effet). Un examen clinique précis, une fois la patiente endormie, était effectué afin de préciser les dimensions de la tumeur résiduelle et sa localisation ainsi que la taille vaginale pour le choix des ovoïdes. Une idée de la dimension de la lumière utérine était initialement évaluée sur les coupes sagittales de l’IRM en fin de radiothérapie externe et mesurée per-procédure à l’aide d’un hystéromètre afin de choisir la sonde endo-utérine de taille adaptée. Ensuite la dilatation du col utérin était faite à l’aide de bougies de taille successive jusqu’au diamètre requis par la sonde endo-utérine (6 mm). Celle-ci une fois placée, les ovoïdes étaient disposés de chaque côté ainsi que la palette rectale. Un packing vaginal venait terminer la procédure. Le tout était ensuite fixé à la patiente pour éviter tout mouvement de l’applicateur. Deuxième séance La seconde fraction, réalisée deux ou 3 jours après la première, se pratiquait sous anesthésie locale (bloc para cervical), et prémédication par anxiolytique et MEOPA. La même procédure qu’à la première séance était faite. Imageries de la curiethérapie A la première séance, une IRM 3 Tesla (General Electrics Healthcare ®, Buckinghamshire, United Kingdom) était réalisée dès le réveil de la patiente avec des séquences T2 dans les trois dimensions de l’espace afin de les importer sans perte d’information dans le logiciel de contourage et une séquence axiale et sagittale WATER (T1 FAT SAT acquise après 3 min d’injection de Gadolinium), chacune tous les 2 millimètres (mm). La patiente bénéficiait ensuite d’un TDM dosimétrique dans le service, avec une coupe tous les 2 mm également. Avant chaque imagerie, la vessie était remplie de 250cc d’eau stérile. Lors de la deuxième séance, uniquement un nouveau TDM avec des coupes de 2mm était réalisé, toujours avec la vessie remplie de 250 cc. 14 Contourage Lors de la première séance, une fusion d’images sur l'applicateur était effectuée entre l'IRM de curiethérapie en séquence T2 puis en séquence « WATER » et le TDM de centrage dans le logiciel Oncentra®MasterPlan. La fusion était manuelle, réalisée à l’aide de 4 points précis : l’extrémité supérieure et l’extrémité inférieure de la sonde endo-utérine, et les bords supérieurs et postéro-latéraux de chaque ovoïde. Les volumes contourés étaient : - le volume résiduel tumoral lors de la curiethérapie (HR-CTV) selon les recommandations du GYN GEC-ESTRO c'est-à-dire : le col utérin dans son intégralité avec les zones pathologiques visualisées en IRM et la paroi vaginale en regard des ovoïdes (23). - les organes à risques définis suivants : o Le rectum : de la marge anale à la jonction recto-sigmoïdienne o Le sigmoïde : de la fin du rectum à la fin de la courbure antérieure o L’intestin grêle : volume considérant toutes les localisations possibles qu’il puisse prendre dans l’abdomen o La vessie : tout le volume de cet organe Lors de la première séance, les contours du HR-CTV (HR-CTV1TDM1) étaient initialement délinéés sur le TDM à l’aide de l’IRM de fin de radiothérapie externe, de l’examen clinique fait sous AG et des données du TDM. Une modification des contours était apportée si besoin après visualisation des images de la séquence T2 de l’IRM (HR-CTV1MRT2) ; de même avec la séquence WATER (HR-CTV1MRWater) pour obtenir le HR-CTV final (HR-CTV1). Lors de la deuxième séance de curiethérapie, une fusion d’images était également réalisée systématiquement avec les séries de la précédente séance (IRM et TDM) afin de comparer les délinéations des volumes successifs comme lors de la séance 1. Le contourage était donc fait sur le TDM de la séance 2 toujours sur base des données de l'IRM de fin de radiothérapie externe et de la clinique (HR-CTV2TDM2). Puis toute modification apportée à ce CTV était notifiée (HR-CTV2MRT2, HR-CTV2MRWater ou HR-CTV2 TDM1) pour un volume final noté HRCTV 2. 15 Règles de prescription La prescription était faite sur le HR-CTV souhaitant délivrer 6,5 Gy à chaque séance. La prescription faite lors de la radiothérapie externe par modulation d’intensité était consultée lors de la curiethérapie car en fonction de la dose reçue aux OAR, un réajustement pouvait s’envisager. Etaient rapportées la D90 (dose reçue par 90% du volume considéré), la D100 (dose reçue par 100% du volume) ainsi que la V150 (Volume recevant 150% de la dose prescrite) et la V200 (volume recevant 200% de la dose prescrite) du HR-CTV. Concernant les OAR, les contraintes suivantes étaient proposées : - Vessie : 5 Gy par fraction à 5cc de vessie maximum - Rectum : 5 Gy par fraction à 2cc de rectum - Sigmoïde : 5 Gy par fraction à 2cc de sigmoïde - Grêle : 2.5 Gy par fraction à 2cc de grêle. Les D0,1cc, D1cc, D2cc, D5cc, D10cc et D50cc de chaque OAR étaient reportées. Toxicités Les patientes avaient un suivi lors d’une consultation tous les 3 mois durant les deux premières années suivant le traitement. Les effets secondaires éventuels étaient reportés selon la classification CTCAE v4.0. Test statistique Un test T de Student pour cas appariés a été utilisé pour étudier les différences entre les différentes données dosimétriques observées entre les deux fractions de curiethérapie. RESULTATS 24 patientes ont été incluses de Juin 2011 à Février 2013. L’âge médian était de 45 ans (28 à 68 ans). Elles avaient toutes reçu au préalable un traitement de radiothérapie externe par Tomothérapie® en 41 jours en médiane (38 à 45 jours) et la curiethérapie a été réalisée en médiane 6 jours après (3 à 12 jours). La durée totale du traitement (Tomothérapie ® et curiethérapie) n’aura jamais excédé 53 jours avec une médiane à 48 jours (42 à 53 jours). Les caractéristiques des patientes sont détaillées dans les tableaux 1 et 2. 16 Tableau 1: Caractéristiques des patientes Tableau 2 : Répartition selon le statut FIGO et statut ganglionnaire des patientes Médiane (extrêmes) Moyenne +/DS Age 45 (28 – 68) 46 +/- 8 Suivi (mois) 25 (13 – 34) 23,25 +/- 5 Caractéristiques Histologie : Epidermoïde Adénocarcinome Autre (cellules claires) 20 3 1 Taille tumorale initiale (plus grand axe en mm) 50 (7 – 87) 47,7 +/- 14,1 Taille tumorale lors de la curiethérapie (plus grand axe en mm) 16 (0-32) 15 +/- 8,6 Contrôle local Après 25 mois de suivi médian, 3 patientes ont présenté une récidive locale (12%) amenant le contrôle local à 88%. Sur ces trois patientes, l’une présentait un carcinome adénosquameux de stade IIB de 55 mm de plus grand axe avec une diminution tout juste de 50% au moment de la curiethérapie. Une autre avait pour histologie un adénocarcinome à cellules claires, de stade FIGO IIB de 87 mm de taille initiale. La troisième récidive est survenue dans un contexte de poursuite évolutive chez une patiente avec au diagnostic initial un carcinome épidermoïde de plus de 7 cm avec envahissement massif de ganglions positifs pelviens et lombo-aortiques. Toxicités Concernant les toxicités, aucun grade III ou effet à plus long terme n’est relevé jusqu’à présent. Ont été considérées comme toxicités tardives les effets survenus 6 mois après la fin de la curiethérapie. Dans le rapport des toxicités aigues, il s’agit des toxicités présentes dès le jour de la première séance de curiethérapie, considérant donc en partie celles liées au traitement par Tomothérapie®. Les toxicités sont détaillées dans le tableau 3. 17 Tableau 3 : Toxicités aiguës et tardives de la curiethérapie Toxicités aigues Toxicités tardives Grade 1 Grade 2 Urinaire 8 2 Nausées 6 1 Diarrhées 2 5 Urinaire 2 3 Rectite 1 Sècheresse vaginale 2 1 Synéchies 3 2 Fibrose 1 1 Vaginite 1 1 Grade 3 Apport de l’imagerie Toutes les IRM ont été revues avec un radiologue spécialisé en oncologie gynécologique. Le volume médian au début de la prise en charge de la maladie était de 50 mm pour le plus grand axe (7 à 87 mm). Le résidu tumoral macroscopique à la fin de la radiothérapie externe et avant la curiethérapie était de 16 mm (0-32 mm) soit une diminution moyenne de 70 % (figure 5). A B C Figure 5 : illustration de la fonte tumorale entre l’IRM initiale avec une lésion de 77 mm (A), l’IRM en fin de RTE où la lésion a diminué à 28 mm (B) et celle avec l’applicateur en place (C) (lésion visible, en paracervical, prédominante en postérieur) 18 Pour 4 patientes (16,7%) présentant un résidu tumoral à la fin de la radiothérapie, aucune tumeur n’était visible sur l’IRM réalisée avec l’applicateur en place. Pour toutes les fractions et pour toutes les patientes, le HR-CTVMRT2 et le HR-CTVMRWater étaient toujours inclus dans le HR-CTVTDM1 n’amenant donc aucune modification du HR-CTV1 ou HR-CTV2 final. Le volume médian du HR-CTV de la première (HR-CTV1) et de la seconde séance (HRCTV2) était respectivement de 43,4cc (25,1cc – 83,6cc) et de 45,1 cc (26,65cc-79,46cc) (p=0,3835). Pour la première et deuxième séance, la D90 médiane était respectivement de 6,8 Gy (5,34-9,27) et de 6,65 Gy (4,92-8,61) (p=0,3991). Le V150 médian était quant à lui de 61,77% (45,56-86,33) pour la première séance et de 60,29 % (38,21-79,64) pour la seconde (p=0,2244). Ces données sont résumées dans le tableau 4. Tableau 4 : volumes moyens et médians lors de l’IRM initiale et celle de fin de radiothérapie. Rapport du volume du CTV-HR de chaque séance et des D90, D100, V150 et V200. 19 Doses aux OAR Nous avons donc analysé les doses délivrées à 0,1 cc, 1 cc, 2 cc, 5 cc, 10 cc et 50 cc de chaque OAR à savoir vessie, rectum, sigmoïde et intestin grêle. Les différences obtenues entre les 2 séances figurent dans le tableau 5 et sont hautement significatives la plupart du temps. Les plus grandes différences entre les 2 séances ont été retrouvées pour le sigmoïde, l’intestin grêle et le rectum pour lesquels le gain a été respectivement de 1,32 Gy, 0,99 Gy et 0,84 Gy pour la D 0,1 cc de ces organes. Pour la D2cc, le gain a été respectivement de 0,74 Gy, 0,6 Gy et 0,63 Gy et pour la 10cc seulement de 0,5 Gy, 0,34 Gy et 0,44 Gy (p=0,02). Tableau 5 : Gain obtenu (en valeur absolue) pour les différents OAR DISCUSSION Concernant les OAR, il nous semble licite et approprié dans ce cas présent de curiethérapie en HDD réalisée en complément d’une radiothérapie externe par Tomothérapie ® à 60 Gy de refaire le plan de traitement à chaque séance de curiethérapie afin de diminuer au maximum la dose à ces différents organes. La variation de dose entre les deux fractions est plus importante pour le sigmoïde mais reste aussi significative pour le rectum et l’intestin grêle. Les différences de dose pour la vessie sont moins prononcées. Ceci s’explique aisément du fait de 20 sa très grande proximité voire accolement au col cervical et ayant un volume constant (puisque rempli par la même quantité d’eau) à chaque séance. A l’opposé, les structures digestives bougent à un degré bien plus important en particulier dans le pelvis (26). Il en résulte une difficulté à traiter le rectum de manière identique d’une séance à une autre même si un lavement est réalisé avant chaque séance. Les plus grandes variations en termes de dose ont été observées principalement pour les petits volumes chauds. Entre les 2 séances, nous avons en effet observé pour le sigmoïde, pour l’intestin grêle et pour le rectum une variation de dose de respectivement 1,32 Gy, 0,99 Gy et 0,84 Gy pour la D0,1cc de ces organes. Pour la D2cc, le gain a été respectivement de 0,74 Gy, 0,6 Gy et 0,63 Gy et pour la D10cc seulement de 0,5 Gy 0,34 Gy and 0,44 Gy (p=0,02). Ces variations correspondent à un pourcentage de 10% voire 20% de la dose prescrite, ce qui conforte le fait de réaliser une nouvelle planification de traitement à chaque procédure. Ceci se justifie également du fait de l’hypo-fractionnement réalisé avec cette technique de haut débit. Aucune différence significative dans le HR-CTV n’a été observée entre les deux séances de curiethérapie (p=0,3835) expliquée en partie par la proximité de la réalisation des 2 séances et également du fait de la grande fonte tumorale généralement déjà observée à la fin de la radiothérapie externe. Cette donnée peut permettre de ne pas contourer à nouveau le HR-CTV entre les 2 séances mais uniquement les OAR. Notre volume de HR-CTV de 43 à 45 cc est un peu plus important comparé à la littérature où les volumes sont aux alentours de 35 cc (27– 29) même si des valeurs allant jusqu’à 59 cc ont aussi été reportées (30,31). Concernant le contrôle local, les résultats obtenus peuvent s’expliquer par les moins bons pronostics des histologies non épidermoïdes ou des lésions de très grande taille (4,32,33). En effet, dans les trois récidives locales (mais contrôlées sans séquelle majeure par une chirurgie salvatrice) deux des trois patientes avaient des histologies non épidermoïdes (un adénocarcinome adénosquameux et un carcinome à cellules claires). De plus, deux des trois patientes avaient des tumeurs de taille de 70 et 87 mm. L’IRM réalisée avec applicateur en place n’aide pas tant que cela à la précision des contours du HR-CTV comme rapporté dans notre étude. Un point peut expliquer ces données alors que l’IRM est et reste l’imagerie de référence : des artéfacts du fait du matériel de curiethérapie bien que considéré comme étant IRM compatible peuvent être en cause. Nous avons eu dans notre série un peu plus de 15% des patientes pour lesquelles un résidu tumoral était visible sur l’IRM en fin de radiothérapie mais pas sur l’IRM avec l’applicateur en place. 21 La dose totale équivalente biologique prescrite était de 94,3 Gy correspondant en EQD2 à une dose de 78,5 Gy et nous permettant au final d’obtenir une D90 en moyenne à 79,4 Gy+/-1,2 Gy. Cette dose est certes moindre que ce que rapporte l’école de Vienne où la D90 doit être supérieure à 85 Gy voire 87 Gy (34) mais correspond parfaitement aux doses rapportées par l’école française de curiethérapie (28). Avec les précautions prises dans ce présent protocole, nous pourrions en théorie proposer une troisième fraction car il n’induit aucune séquelle tardive de grade III au suivi décrit. Le modèle avec ses deux séances semble cependant suffisant et efficace en terme de contrôle local, maladie sans récidive et survie globale quand il peut être suivi d’une chirurgie de rattrapage dans un contexte de risque faible de toxicité globale sévère. Depuis quelques années, les planifications de traitement de curiethérapie et l’analyse des histogrammes dose volume ont permis de diminuer les fortes doses en des points chauds aux différents OAR (27,35,36). Lang et al. dans leur protocole de deux fois deux fractions par jour (pour un total de 4 séances) ont déjà montré que seule l’IRM réalisée lors de la première séance suffisait et avait vraiment un impact sur la dosimétrie (29). Cela avait permis à la D2cc de la vessie, du rectum et du sigmoïde d’être réduite de respectivement 0,7 Gy, 1,1Gy, et 0,8 Gy. Nesvacil et al. en utilisant ce même protocole de 4 séances réparties en deux fois deux séances par jour ont publié des résultats similaires sans différence significative dans le volume du CTV même si plusieurs jours s’écoulaient entre les deux jours de traitement (37). En revanche, cette étude ne rapporte pas du tout d’information quant aux OAR. Cela conforte pour nous la possibilité de conserver entre notre première et deuxième séance le même HRCTV (en copiant les volumes de la séance 1 sur le TDM de la séance 2 en réalisant la fusion des deux TDMs sur base de l’applicateur pour garder les mêmes axes). Par ailleurs, le contourage des OAR est aisé sur un TDM et l’IRM n’est pas indispensable pour ces organes. Il semble donc licite de se demander si nous pouvons éviter l’IRM avec applicateur en place dans le cas particulier d’un protocole qui délivre à un rythme accéléré 60 Gy dans le GTV. Nous pensons en effet que les informations principales pour le contourage du HR-CTV ont été données par l’examen clinique sous anesthésie générale avant curiethérapie et par l’IRM de début et de fin de radiothérapie externe. C’est d’ailleurs un fait que cette IRM avec 22 applicateur en place n’a pas apporté d’information importante dans ces grosses tumeurs ayant régressé après la première partie de la RTE et dont le résidu reste confiné au sein même du col utérin systématiquement inclus dans le HR-CTV. Le col utérin est en effet généralement mesuré entre 2,5 à 3 cm, et s’est, dans cette étude, toujours retrouvé dans les isodoses de prescription. Dimopoulos et al. ont déjà montré que les tumeurs résiduelles de moins de 3 cm de plus grand diamètre sont mieux couvertes par les isodoses de prescription entrainant une augmentation du taux de contrôle local (38). A l’inverse, l’IRM restera de la plus grande importance lorsque la tumeur résiduelle après la partie de RTE par Tomothérapie® demeure plus importante que le col utérin. De manière plus générale, l’IRM reste indispensable pour localiser au plus précis des tumeurs résiduelles macroscopiques (39,40). Par ailleurs, l’IRM initiale avant tout traitement ne peut être négligée car elle définit la taille et la forme de la tumeur initiale, en particulier la profondeur de l’invasion endocavitaire qui ne peut être déterminée par l’examen clinique. Il en est de même de l’IRM en fin de RTE. Les séquences en pondération T2 restent le standard pour la délinéation en curiethérapie du col de l’utérus (15). Cependant, la séquence T2 n’a pas toujours été la plus discriminante comme dans notre présente étude où les séquences dynamiques ont permis de visualiser une petite maladie résiduelle d’environ 1 cm dans 20% des cas. Ceci ne modifiait cependant pas les contours puisque ces résidus étaient tous intra-cervicaux et donc bien intégrés dans les volumes de traitement. Les séquences WATER n’ont pas montré un énorme avantage. Cette séquence permet une assez fine détermination des parois d’organe mais ne s’avère pas discriminante pour les contours de la tumeur. En outre, cela n’a pas apporté de grandes précisions pour le contourage des OAR en comparaison avec les délinéations sur le scanner de centrage. Eviter l’IRM le jour de l’application de curiethérapie permet de réduire le temps de la procédure et donc le temps d’hospitalisation pour la patiente, améliorant ainsi son confort. Ce point est également crucial pour l’organisation de la technique dans le cadre de l’hospitalisation de jour sans nuitée. En effet, pour de nombreuses raisons, une IRM réalisée hors du service même de radiothérapie, n’est pas facilement répétée. 23 CONCLUSION Il reste à ce jour nécessaire de contourer à chaque séance les organes à risque en curiethérapie utéro-vaginale. Dans ce programme particulier autorisant au départ un boost concomitant à l'aide de la Tomothérapie®, une IRM avec applicateur en place le jour de la première séance de curiethérapie n'est probablement pas indispensable quand une diminution importante du volume tumoral initial est visualisée sur l’IRM faite en fin de RTE. S’abstenir d'une telle imagerie spécifique permet de raccourcir la durée de la séance de curiethérapie HDD. De plus, avec cette importante fonte tumorale, l’ajout d’un composant de curiethérapie interstitielle n’est pas utile, l'ensemble de la procédure de curiethérapie pouvant alors être proposée plus facilement en traitement ambulatoire. Ceci conforte certainement l’intérêt de cette technique dans le futur en augmentant son acceptabilité par les patientes tout en réduisant les coûts imposés aux directions hospitalières. Ce point peut contribuer à la pérennité d’utilisation de la technique. 24 BIBLIOGRAPHIE 1. Les données - Institut National Du cancer [Internet]. Disponible sur: https://lesdonnees.e-cancer.fr/les-indicateurs/1-types-cancer/13-cancer-col-uterus/12epidemiologie-cancer-col-uterus-france-metropolitaine-essentiel/32-epidemiologiecancer-col-uterus-donnees-essentielles-france-metropolitaine.html 2. UICC (Union internationale contre le cancer). Protection contre les infections à l’origine de cancers. Compagne mondiale contre le cancer 2010. UICC 2010. 2010; Disponible sur: www.uicc.org/system/files/private/UICC%20Report%202010_FR_complete.pdf 3. HAS. 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Lartigau, Centre Oscar Lambret, Lille Semestre 2 : Mai 2009 –Nov 2009, service d’Oncologie Médicale, Dr Block, Centre hospitalier de Valenciennes Semestre 3 : Nov 2009 – Mai 2010 : département de cancérologie urologique et digestive, Pr. Adenis, Centre Oscar Lambret, Lille Semestre 4 : Mai 2010 – Nov 2010 : Département de Radiothérapie, Pr. Lartigau, Centre Oscar Lambret, Lille Semestre 5 : Nov 2010 – Mai 2011 : Département de Radiothérapie, Pr. Lartigau, Centre Oscar Lambret, Lille Semestre 6 : Mai 2011 – Nov 2011 : Département de cancérologie sénologique, Pr. Bonneterre, Centre Oscar Lambret, Lille Master 2 : Nov 2011 – Nov 2012 : Laboratoire INSERM U1030, Radiothérapie Moléculaire, Université Paris XI, Institut Gustave Roussy, Villejuif, Semestre 7 : Nov 2012 – Mai 2013 : InterCHU, Département de radiothérapie, Service de curiethérapie, Dr. Haie-Meder, Institut Gustave Roussy, Villejuif Semestre 8 : Mai 2013 – Nov 2013 : Département d’Imagerie médicale, Dr. Ceugnart, Centre Oscar Lambret, Lille Semestre 9 : Nov 2013 – Mai 2014 : Département de Radiothérapie, Pr. Lartigau, Centre Oscar Lambret, Lille Semestre 10 : Mai 2014 – Nov 2014 Unité intégrée de recherche clinique, Pr Adenis, Centre Oscar Lambret, Lille _______________________________________________________________ FORMATION 2012 : Master 2 Biologie Santé Cancérologie, option Radiobiologie, Ecole doctorale Paris XI 2011 : DIU de carcinologie clinique, IGR, Université Paris XI 2010 : DU de Biostatistiques, Université Lille 2 2009 : Master 1 Santé en Physiologie, Pharmacologie, Toxicologie, faculté Médecine Paris V 2008 : Validation du deuxième cycle des études médicales, Université Paris V - Classement à l’internat : 1468ème / 5836 - Troisième cycle d’études médicales à Lille, Interne de spécialité médicale, DES Oncologie option radiothérapie 30 2005-2008 : Externat à la faculté Paris V- René Descartes 2005 : 2 UE Master 1 santé « physiologie respiratoire, cardiovasculaire et rénale », Pr AntTuan Dinh-Xuan. 2005 : 1 UE du parcours Master 1 santé« biologie des cellules du sang et des vaisseaux », Pr. Jouannet 2004 : Premier cycle d’études médicales, Faculté Necker - Enfants malades 2004 : Certificat MSBM « Immunologie et Mécanismes physiopathologiques », Pr Bach, faculté Necker – Enfants Malades 2003 : PCEM1 à la faculté Necker - Enfants Malades 2001 : Baccalauréat option scientifique, mention Assez Bien, lycée Hélène Boucher, Paris ___________________________________________________________________________ PUBLICATIONS 1. Stereotactic radiotherapy for pelvic tumours. Mazeron R, Fumagalli I, Cancer Radiother. 2014 Apr 30. 2. Brachytherapy training: A survey of French radiation oncology residents. Fumagalli I, Faivre JC, Thureau S, Bibault JE, Diaz O, Leroy T, Pichon B, Riou O, Fournier C, Hannoun-Lévi JM, Peiffert D. Cancer Radiother. 2013 Dec 3. Delegation of medical asks in French radiation oncology departments: current situation and impact on residents' training. Thureau S, Challand T, Bibault JE, Biau J, Cervellera M, Diaz O, Faivre JC, Fumagalli I, Leroy T, Lescut N, Martin V, Pichon B, Riou O, Dubray B, Giraud P, Hennequin C. Cancer Radiother. 2013 Oct 4. White paper on radiation oncology in France. Twelve proposals to improve a major cancer treatment. Société française de radiothérapie oncologique. Chauvet B, Mahé MA, Maingon P, Mazeron JJ, Mornex F, Fumagalli I Société française de radiothérapie oncologique (SFRO) Cancer Radiother. 2013 Aug 5. IGF-1R targetingincreases the antitumoreffects of DNA-damaging agents in SCLC model: an opportunity to increase the efficacy of standard therapy. Ferté C, Loriot Y, Clémenson C, Commo F, Gombos A, Bibault JE, Fumagalli I, Hamama S, Auger N, Lahon B, Chargari C, Calderaro J, Soria JC, Deutsch E. Mol Cancer Ther. 2013 Jul 6. Personalized radiation therapy and biomarker-driven treatment strategies : a systematic review. Bibault JE, Fumagalli I, Ferté C, Chargari C, Soria JC, Deutsch E. 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Congrès de la Société Française de Radiothérapie 2011, Paris, France : "Tomothérapie des carcinomes du col de l'utérus au stade localement avancé : Expérience du Centre Oscar Lambret" Congres de la Société Française de Radiothérapie 2013, Paris, France : Les jeunes radiothérapeutes et la curiethérapie : Etat des lieux de la formation des internes français Dans le cadre des cours de DES : - Juin 2009 : Irradiation partielle du sein, Techniques Innovantes, Le Touquet - Décembre 2009 : Intérêt de l’IRM pelvienne dans les cancers de la prostate, Lille - Novembre 2013 : Cancer du col de stades IB2 32 ___________________________________________________________________________ COMMUNICATIONS AFFICHEES 1. Is MRI brachytherapy mandatory when boosting small residual cervical cancer tumors after high doses external beam therapy? ESTRO 2014, Vienne, Autriche, Avril 2014 I. Fumagalli, A. Cordoba, V. Cheval-Belot, A. Kramar , C. Jumelle, E. Lartigau, P.Nickers 2. Robotic stereotactic body radiotherapy for patients with pulmonary and hepatic oligometastases Congrès ASTRO 2012, Boston, U.S.A., novembre 2012 I. Fumagalli, J. E. Bibault, S. Dewas, A. Kramar, X. Mirabel, B. Prevost, T. Lacornerie, H. Jerraya, E. Lartigau, 3. Évaluation de la formation à la curiethérapie des jeunes oncologues radiothérapeutes français Congrès de la SFRO 2011, Paris I. Fumagalli, J.-C. Faivre, J.-E. Bibault, O. Diaz, A. Lévy,X. Liem, O. Riou, S. Thureau, J.-M. Hannoun-Lévi, D. Peiffert, Octobre 2011 4. Robotic stereotactic radiation therapy for liver metastasis of breast cancer Congrès CyberKnife Robotic Radiosurgery Summit, San Francisco. I. Fumagalli, S. Dewas, X. Mirabel, E. Lartigau, Février 2011 5. Traitement des métastases hépatiques de primitif mammaire par radiothérapie stéréotaxique robotisée 32èmes journées de la Société Française de Sénologie et Pathologie Mammaire, Strasbourg. I. Fumagalli, S. Dewas, X. Mirabel, E. Lartigau, Novembre 2010 6. Irradiation cérébro-spinale en Tomothérapie® Congrès de la SFRO 2010, Paris I. Fumagalli, B. Coche-Dequeant, T. Lacornerie, N. Reynaert, E. Lartigau, Octobre 2010 7. Cerebro-spinal irradiation with Tomotherapy® 29ème congrès de l’ESTRO, Barcelone I. Fumagalli, B. Coche-Dequeant, T. Lacornerie, N. Reynaert, E. Lartigau, septembre 2010 BOURSES ET RECOMPENSES 2014 : Bourse de l’ESTRO pour le 33eme congrès annuel (pour la communication associée) 33 ________________________________________________________________________ VIE ASSOCIATIVE SFJRO (Société Française des jeunes Radiothérapeutes oncologues) : - Membre depuis 2008 - Trésorière de l’association : 2009-2011 - Vice-Présidente : 2011-2013 ESTRO (European Society for Therapeutic Radiotherapy and Oncology) : - Membre depuis 2010 SFRO : (Société Française de Radiothérapie Oncologique) - Membre du groupe curiethérapie depuis octobre 2013 LANGUES Français : langue maternelle Anglais : Bon niveau. Ecrit, lu et parlé Allemand : Niveau intermédiaire. Ecrit, lu et parlé 34 Article en cours de soumission High-dose-rate cervical brachytherapy as a boost to accelerated centropelvic tomotherapy: the role of MRI revisited I. Fumagalli1, A. Kramar2, A. Cordoba1, C. Jumelle3, T. Lacornerie1, S. Taieb3, E. Lartigau1, P. Nickers1 1 Oscar Lambret Comprehensive Cancer Center, Academic Radiation Oncology Department, Lille, France. 2 Oscar Lambret Comprehensive Cancer Center, Methodology and Biostatistics Unit, Lille, France. 3 Oscar Lambret Comprehensive Cancer Center, Radiology Department, Lille, France. Abstract: Purpose To look for the best imaging modality for sparing the organs at risk (OR) during a 2 fraction brachytherapy (BT) program as a boost to accelerated tomotherapy (TM). Patients and methods This study was at first registered at the Clinical Trials website under the number NCT01681342. Twenty-four patients with cervical cancer (FIGO IB-IV) were analyzed prospectively. Two HDR-BT fractions of 6.5 Gy each were delivered in 3-4 days as a boost to TM treatment (50.4 Gy in the whole pelvis and 60 Gy concomitantly in the centro pelvis and any bulky pelvic disease in 28 fractions). Multiparametric MRI was performed before and at the end of TM while a guided-MRI was carried out only for the first BT fraction. A CT scan was performed for both BT fractions. The guided-MRI and CT images were fused using the BT applicator as the reference structure. The treatment planning was performed at each fraction according to the GEC-ESTRO recommendations. Results The median follow up was 25 months. At the time of BT, no patient had residual parametrial infiltration. The median residual tumor diameter was 1.6 cm (range: 0.7-2.3 cm) compared with the median initial tumor diameter of 5 cm (range: 0.7-8 cm). Significant differences of 0.3-1.3 Gy in the D0,1 cc, D1 cc, D2 cc, D5 cc and D10 cc parameters between the two BT fractions (p< 0.005) were observed for the different OARs. The guided MRI did not provide any support for contouring the high risk CTV. Conclusion When HDR-BT is indicated as a boost to an accelerated 60 Gy TM program, it is appropriate to repeat the treatment planning process at each BT fraction to spare at the greatest level the different OARs. However, a guided MRI is not mandatory when a huge tumor size decrease is visualized while interstitial BT can be avoided. Both these findings allow shortening the BT duration that can be performed easily in the one day clinic. This could increase certainly the appeal of the procedure in the near future. 35 Key Words: High-dose-rate brachytherapy, guided MRI brachytherapy, organs at risk sparing, fusion Introduction: Until now, brachytherapy (BT) and external beam radiation therapy (EBRT) have remained key tools in the armamentarium to fight cervical cancer (1, 2). For the past few years, imaging procedures, including 3D imaging, have improved the practice of BT. Likewise, the gynecologic board of the Groupe Européen de CuriethérapieEuropean Society for Therapeutic Radiation Oncology (GYN-GEC ESTRO) has recently published recommendations for using 3D image-guided BT. The latter is mainly based on magnetic resonance imaging (MRI), allowing more precise CTV delineations(3–5). For more than 15 years, high-dose-rate (HDR) BT has been used by many centers with similar results to those obtained using low-dose-rate (LDR) BT (6–9). HDR-BT is now considered standard treatment in GYN BT and offers many advantages. HDR-BT can be performed as an outpatient procedure, avoiding the discomfort inherent in the patient’s lying position when treated for some days by LDR or pulsed-dose-rate (PDR) BT. Moreover, when applicator placement, imaging and treatment planning, as well as treatment, are delivered in the shortest time, there is more assurance that the treated area corresponds to what was visualized during the preparation procedure. However, HDR-BT use requires several fractions, a process that can be time consuming. Studies have reported the progress in EBRT achieved using intensity-modulated radiation therapy (IMRT) (10–12). Thus, organs at risk (OARs) are spared at a greater level—, contributing not only to reduce the toxicity rates but also to allow dose escalation studies with concomitant boost use—in order to reduce the total duration of treatment (13). While increasing the IMRT centro-pelvic dose, the number of HDR-BT fractions could be reduced to 2-3 instead of the classical 5 recommended fractions. Such a concept certainly enhances the appeal of the HDR-BT procedure. However, according to the GYN-GEC ESTRO recommendations, a precise imaging and planning procedure should normally be linked to each BT fraction (3). Hence, the limitation to MRI access could act as a brake on HDR-BT development, and alternative techniques are emerging. Thus, the primary objective of the trial was to assess whether renewing the treatment planning process at both HDR-BT fractions would improve OAR sparing after tomotherapy. The secondary objectives were to determine when MRI should be ideally performed during the BT program and which MRI sequences would produce the best indications for contouring. Patients and methods Preliminary requirement to protocol inclusion: This prospective protocol, having first received the agreement of the Oscar Lambret Center Clinical Research Unit (CRU), was registered at the Clinical Trials website under the number NCT01681342. All of the patients had been included initially in an observational study using 36 tomotherapy and HDR-BT boosting that was registered with the "Commission nationale de l'informatique et des libertés" (CNIL) by the CRU. The BT data of 24 patients with cervical cancer (FIGO IB to IVa) were prospectively collected. The patient characteristics are detailed in Tables 1 and 2. The patients were selected only when the following inclusion criteria were present: age between 18 and 75 years, histological proof of cervical cancer, FIGO Stage from Ib-IV, available pre-treatment multiparametric MRI as well as post tomotherapy and BT-guided MRI and a tomotherapy completed dose of 60 Gy. We excluded patients who underwent surgery for any reason within the 4 weeks following the radiation treatment, who had a collagenase disease or who had presented any cancer in the previous 5 years except for basocellular carcinoma of the skin. Multiparametric MRI using T2, diffusion and dynamic sequences was performed at the end of EBRT. During BT, guided MRI was performed using T2 and gadolinium FAT SAT (WATER) sequences each with a 2-mm slice thickness. All of these examinations were analyzed routinely by a radiologist specialized in gynecological imaging. All of the examinations of the 24 patients were reviewed by the main author and the same radiologist together at the end of the patient inclusion assessing the initial clinical data and the data reported during BT. Treatment: Patients first underwent 28-fraction tomotherapy with 1.8 Gy per fraction for a total dose of 50.4 Gy in the whole pelvis and a simultaneous boost with 2.14 Gy per fraction for a total dose of 59.92 Gy in each macroscopic component (i.e., the centropelvic cervical tumor mass and any pathological node of the smallest diameter that was initially larger than 10 mm at the simulation CT) (14). Next, a BT boost delivered 13 Gy to the high-risk CTV (HR CTV) in two HDR fractions of 6.5 Gy each in less than 5 days (14). The delay between the end of tomotherapy and BT could not exceed 14 days. Thus, the total treatment duration was less than 50 days in most cases (15). The total delivered dose to the HR CTV corresponds to an estimated BED of 94.3 Gy and an EQD2 of 78.5 Gy considering an α/β of 10 Gy, while ignoring the possible BED gain resulting from overall treatment time shortening (6). Description of brachytherapy treatment: The first HDR-BT fraction was performed under general anesthesia. A urinary Folay catheter was applied. A new clinical examination was performed by one of the two senior radiation oncologists devoted to GYN treatments to precisely determine the residual tumor dimensions and localization. The uterus length was measured using a hysterometer, and an adequate tandem was inserted. Next, two vaginal ovoids were applied. The ovoid size was chosen to conform to the vaginal cavity, and all of these materials were MRI-compatible. At the end of the procedure, a rectal retractor was fixed to the applicator to limit doses to the rectal wall while improving the stability of the device. Finally, anterior vaginal packing was inserted in the case of a large cavity. 37 The second fraction was delivered under local cervical anesthesia and anxiolytics, and the same applications were performed as described above. The same tandem and ovoid size were chosen, but no GYN exam was performed. Before each dosimetric CT scan and irradiation delivery, the bladder was emptied and then filled with 250 cc of sterile water. The rectum was also cannulated to be voided from gas. Tumor Imaging: Multiparametric 3-Tesla guided MRI (General Electric Healthcare, Little Chalfont, Buckinghamshire, United Kingdom) was systematically used. Three dimensional T2weighted as well as dynamic and WATER sequences (T1, Fat-sat acquired 3 min after gadolinium injection) were programmed. The latter sequence was specifically devoted to organ wall visualization. A 2-mm MRI slice thickness was used for all of the patients. Thereafter, 2-mm-thickness CT was also performed without contrast injection. For the second BT fraction, only CT without contrast was performed. Delineations BT-guided MRI and CT images were imported into the Oncentra® treatment planning system (Elekta, Stockholm, Sweden), whereas physicists digitized the active source positions on the CT. The HR-CTV was defined according to the recommendations of GYN GEC ESTRO (14) and included the residual GTV, entire cervix and 2 cm of the proximal vagina in front of the ovoids. A fusion was made between the BT-CT and BT-guided MRI data using four different landmarks located on the applicator: the two extremities of the tandem and the external posterior lateral extremity of each ovoid. First of all, HR-CTV contouring was constructed on the CT scouts (HR-CTV1CT1) by one of the two senior radiation oncologists, considering the clinical data, both MRI procedures performed before and after tomotherapy and BT-CT scan data. Each OAR was also delineated on the CT scouts as follows: rectum, from the anal margin to the rectosigmoid junction; nonsigmoid bowel, considering all of the possible locations the small bowel and bowel could adopt inside the abdomen; sigmoid colon, from the end of the rectum to the end of the anterior curvature; bladder, the whole organ. Next, we checked the BT-guided MRI data to determine whether the HR-CTV1CT1 encompassed the HR-CTV1MRI T2 defined on MRI T2 sequences. Modifications could be made if necessary. We then checked whether WATER sequences improved the precision of contouring (HRCTV1MRI Water) to obtain the final HR-CTV1. We finally checked whether the T2 and WATER sequences on BT-guided MRI improved the precision of OAR contouring based on CT data. At the second BT fraction, a new HR-CTV (HR-CTV2CT) was contoured. The final HRCTV1 was fused on the applicator delineated on the second BT CT scan. We next modified the contouring (HR-CTV2 MRI T2, HR-CTV2 MRI Water), if necessary, to obtain the final HRCTV2. Than, we contoured the OAR. 38 Prescription doses and OAR constraints: The HR-CTV received two doses of 6.5 Gy each. The dose of 5 Gy was the maximal tolerated dose to 5 cc of the bladder and 2 cc of the rectum and sigmoid colon at each fraction. The dose of 2.5 Gy was the maximal tolerated dose to the nonsigmoid bowel at each fraction. Toxicity: The patients were planned to be examined every 4 months for 2 years, and then twice a year until the end of the 5th year. Toxicity was recorded according to CTCAE v4.0 criteria. Statistics: Paired Student’s T-test was used to identify differences between the different dosimetric data observed for the two BT fractions. Results: Twenty-four patients were included from June 2011 to February 2013. The median age was 45 years (range: 28-68 years). The patients received tomotherapy over a median time of 41 days (range: 38-45 days), while BT was performed over a median time of 6 days thereafter (range: 3-12 days). Total treatment was delivered over a median time of 48 days (range: 42-53 days). At a median follow-up of 25 months, two patients without local recurrence died from metastatic progression and 3 local recurrences necessitating salvage hysterectomy occurred. These 3 patients are still alive at the present time. No grade III or higher late side effects were noted. The toxicities are detailed in Table 3. Reviewing the MRI data with the radiologist, the median size of the initial macroscopic disease was 5 cm (range: 7-8.7 cm), and the residual size of the macroscopic disease at the end of tomotherapy and before BT was 1.6 cm (range: 0-3.2 cm). For 4 patients (16.7%) harboring residual macroscopic disease at the end of tomotherapy, no tumor was visible on subsequent BT-guided MRI with an applicator in place. Any residual GTV visualized during BT-guided MRI was systematically included into the HR-CTV1CT1 contoured at first on BT CT. At the first fraction, for all of the patients, both the HR-CTV1MRI T2 and HR-CTV1MRI Water were always identical to the HR-CTV1CT1, which did not have to be modified to generate the final HR-CTV1. The median HR-CTV volumes at the first and second BT fractions were, respectively, 43.4 cc (range: 25.1-83.6 cc) and 45.1 cc (range: 26.65-79.46 cc) (p=0.3835). The median D90 of the first and second BT fractions were, respectively, 6.8 Gy (range: 5.34-9.27 Gy) and 6.65 Gy (range: 4.92-8.61 Gy) (p=0.3991). The median V150 of the first and second fractions were 61.77 % (range: 45.56-86.33%) and 60.29 % (range: 38.21-79.64%), respectively (p=0.2244). 39 We registered the doses delivered to 0.1 cc, 1 cc, 2 cc, 5 cc, 10 cc and 50 cc of each of the different OARs. For each OAR, the differences between the results obtained at fractions 1 and 2 are shown in Table 4 and were highly significant most of the time. A smaller volume of OAR considered was associated with a greater difference in the dose between the two fractions. The largest differences between fractions 1 and 2 were observed for the sigmoid colon, nonsigmoid bowel and rectum, for which the dose gradient reached, respectively, 1.32 Gy, 0.99 Gy and 0.84 Gy for 0.1 cc of the organs but 0.74 Gy, 0.6 Gy and 0.63 Gy for 2 cc of the organs and only 0.5 Gy, 0.44 Gy and 0.34 Gy for 10 cc (p=0.005) of the same organs. Discussion: In the present study, we show that, using HDR-BT as a boost to 60-Gy tomotherapy, it is appropriate to repeat the treatment planning process at each BT fraction to spare the different OARs at the greatest level. The variation in dose between the two fractions is the most important factor for the sigmoid colon but also remains a substantial factor for the rectum and nonsigmoid bowel; however, this factor is less significant for the bladder. Indeed, the bladder is in close vicinity to the uterine cervix and was treated each time using the same volume. By contrast, digestive structures such as the sigmoid colon or even the nonsigmoid bowel are moving at a greater level inside the pelvis. It is also difficult to treat the rectum at an identical volume even if an enema was performed before treatment. The greatest variations in dose were observed mainly for the hot-spot volumes. Between fractions 1 and 2, we observed for the sigmoid colon, nonsigmoid bowel and rectum a dose variation of, respectively, 1.32 Gy, 0.99 Gy and 0.84 Gy for 0.1 cc of the organs but 0.74 Gy, 0.6 Gy and 0.63 Gy for 2 cc of the organs and only 0.5 Gy, 0.44 Gy and 0.34 Gy for 10 cc (p=0.005) of the same organs. The greatest variations represented 10-20% of the prescribed dose, suggesting the need for a new treatment planning procedure at each BT session, mainly at this hypo-fractionation range level. No significant difference in the HR-CTV volume was observed between the 2 BT fractions (p=0.3835). Moreover, BT-guided MRI did not improve the precision of contouring. In 20% of the cases, the MRI performed at the end of tomotherapy but without the GYN applicator seemed to provide more information on the residual GTV. We believe that, after 60-Gy tomotherapy in this particular concomitant boost program, more information for contouring was obtained from the clinical examination under general anesthesia at the first BT fraction and from the initial and post-tomotherapy MRI. Moreover, avoiding at the first fraction a BTguided MRI facilitates and shortens the BT treatment to a one-day clinic procedure. Compared with the HR-CTV volumes reported in the literature, the HR-CTV volumes of 4345 cc that we report are larger than some of those published approximately 35 cc (16–18) even if values of 59 cc have been reported (19, 20). The total BED we prescribed was approximately 94.3 Gy, corresponding to an EQD2 of 78.5 Gy. These values are certainly lower than what were reported by the Vienna school (D90>85 Gy) (21, 22) but correspond to the range of doses prescribed by the French BT school (17). The safety of the present treatment could theoretically allow a third BT fraction, but the present two-fraction BT model seems to be safe and efficient in terms of local control, disease-free survival and overall survival. 40 Our results are in accordance to what was previously published. For the past few years indeed, BT treatment planning and DVH parameter analysis have allowed the decrease of the hot spots to the different OARs (16, 23, 24). Lang et al., in a protocol of two times two fractions a day, showed that only the first MRI treatment planning procedure performed was of real importance (18). That procedure allowed the D2cc of the bladder, rectum and sigmoid colon to be decreased by 0.7 Gy, 1.1 Gy and 0.8 Gy, respectively. Nesvacil et al., using the same BT protocol, published similar results with no significant change in the CTV volumes even with a few off days between the treatment days (25). However, the latter study did not focus on OARs. Due to numerous reasons, if MRI is not performed at the radiation therapy department, it remains difficult to be repeated before each BT fraction. However, whaten the different OARs can be correctly contoured on the CT scouts, MRI seems to provide essential information before the first BT fraction, mainly regarding contouring the CTV. Likewise, in 20 % of the cases in the present study, the residual GTV could not be visualized afterward. Thus, could we consider omitting treatment planning with BT-guided MRI in this particular treatment protocol in which 60 Gy are delivered in an accelerated manner to the GTV? Indeed, BT-guided MRI did not provide important information because all of these large tumors were reduced inside the centro-pelvic volume included in the uterine cervix. Indeed, the latter, which is generally less than 2.5-3 cm in largest diameter, was easily included in the prescribed isodoses resulting from endocavitary applicator use only. This finding was previously published by Dimopoulos et al., who showed that residual tumors less than 3 cm in diameter were better covered by the prescribed isodose, resulting in increased local control rates (26). By contrast, MRI will retain its high importance when the residual tumor after EBRT is larger than the uterine cervix width. In general, MRI remains essential to localize residual macroscopic tumors (27, 28). Moreover, the initial MRI cannot be overlooked because it defines the initial tumor size and shape—e.g., the depth of intracavitary invasion— which cannot be precisely assessed by clinical examination. T2-weighted MRI sequences remain the standard for delineation in cervical BT (5). However, T2 was not always the most discriminant sequence. As shown in the present study, dynamic sequences visualized small residual disease of 1 cm in 20 % of the cases. Additionally, WATER sequences did not provide a huge benefit. The latter is quite good for anatomical organ wall delineation but not discriminant for tumor contouring. Moreover, WATER sequence has not improved the precision in contouring OARs compared with CT. In this particular concomitant boost program using tomotherapy first, BT-guided MRI is probably not mandatory when a huge tumor size decrease is visualized on pre-BT MRI. The absence of such a specific imaging requirement shortens the HDR-BT duration. Moreover, by avoiding a concomitant interstitial implant that necessitates MRI imaging, a whole endocavitary BT can be proposed easily as a one-day clinic treatment, increasing the appeal of the procedure in the future. 41 Table 1: Patient characteristics Characteristics Age Follow up (months) Histology: Epidermoid Adenocarcinoma Other (Clear cell) Median (range) Mean ± SD 45 (28–68) 46 ± 8 25 (13–34) 23.25 ± 5 20 3 1 Initial tumor size (major axis in mm) 50 (7–87) BT tumor size (major axis in mm) 16 (0–32) 47.7 ± 14.1 15 ± 8.6 42 Table 2: FIGO and node characteristics of patients Stage Patients Negatives Positive nodes nodes Positive pelvic nodes IB1 6 0 6 6 IB2 3 2 1 1 IIA 1 0 1 IIB 11 7 4 1 IIIA 1 0 1 1 IIIB 1 0 1 IV 1 0 1 1 Total 24 9 15 10 Positive para-aortic nodes Positive pelvic and para-aortic nodes 1 2 1 1 4 1 Table 3: Acute and late (over 6 months) toxicities scored using CTCAE v.4 Acute toxicities Late toxicities Grade 1 Grade 2 Urinary 8 2 Nausea 6 1 Diarrhea 2 5 Urinary 2 3 Rectal mucositis 1 Vaginal dryness 2 1 Vaginal stenosis 3 2 Vaginal fibrosis 1 1 1 1 Vaginal inflammation Grade 3 43 Table 4: OAR doses to the D0.1 cc, D1 cc, D2 cc, D5 cc, D10 cc and D50 cc Rectum Gain obtained (Gy) Bladder Gain obtained (Gy) Sigmoid Mean maximal 7.03 D.01cc (Gy) Mean minimal 6.19 7.75 4.45 Mean maximal 5.38 6.71 4.32 Mean minimal 4.64 6.35 3.44 Mean maximal 4.76 6.15 3.8 D1cc (Gy) D2cc (Gy) D5cc (Gy) D10cc (Gy) D50cc (Gy) 8.2 0.84 Gy 1.32 p=0.0000 0.74 p=0.0002 p=0.0001 p=0.0001 p=0.0005 5.83 3.06 Mean maximal 3.95 5.39 3.1 Mean minimal 3.34 5.09 2.45 Mean maximal 3.25 4.68 2.56 Mean minimal 2.81 4.405 2.05 Mean maximal 1.32 2.83 1.395 Mean minimal 1.18 0.295 p=0.0204 5 0.435 1.5 p=0.0076 1.5 8 0.34 1.2 p=0.0204 4 0.9 1 p=0.1514 1.04 p=0.0047 1 0.355 p=0.0000 2.54 0.6 1.9 p=0.0010 0.29 p=0.0016 1.9 0.5 p=0.0000 0.14 3 p=0.0003 0.283 p=0.0003 2.0 2 0.645 p=0.0000 0.72 2.5 0.735 0.44 5 2 0.32 4.12 p=0.0015 2.7 0.63 p=0.0001 2.8 p=0.0001 Mean minimal 0.99 5 0.88 p=0.0000 0.61 4 p=0.0001 0.35 Gain obtained (Gy) Bowel 3.8 5.77 0.45 p=0.0002 Gain obtained (Gy) 0.14 0.7 7 44 p=0.007 Bibliography: 1. 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