Contrôle de la respiration

Contrôle de la
respiration
Techniques
Et
Méthodes
Pôle de Radiothérapie
SAGITTAL
CORONAL
COEUR
THORAX
1.5 cm
ABDOMEN
Pôle de Radiothérapie
Mouvements des organes intrathoraciques
Giraud, et al. IJROBP
2001
Seppenwoolde, et al.
IJROBP 2002
Pôle de Radiothérapie
CONTRÔLE DE LA RESPIRATION
TROIS TECHNIQUES :
1) Visualisation Radiologique
2) Visualisation des mouvements externes
3) Mesure du flux d’air respiré
DEUX METHODES :
1) Respiration libre
2) Apnée
Pôle de Radiothérapie
1)
Technique radiologique
Pôle de Radiothérapie
Automatic Diaphragm Tracking of Fluoroscopy
Pôle de Radiothérapie
2)
Technique visualisation des mouvements externes
suivis par vidéo
RPM
Varian
Pôle de Radiothérapie
Méthode Respiration Libre
Pôle de Radiothérapie
GE Multi-slice CT Scanners with
TM
RPM
Respiratory Gating
Pôle de Radiothérapie
Retrospective 4D Multi
Slices CT Image
Acquisition
5-6 sec
Scan
5-6
sec
Scan
5-6
sec
Scan
Pôle de Radiothérapie
Retrospective 4D MSCT
Image Acquisition
Respiration Waveform from
RPM Respiratory Gating System
Inhalation
Exhalation
“Image acquired”
signal to RPM
system
X-ray on
1st couch
position
2nd couch
position
Pôle de Radiothérapie
3rd couch
position
Retrospective 4D MSCT
Image Reconstruction
4D CT software
Application on AW4.1
Pôle de Radiothérapie
Inclure les déplacements
dans les marges planifiées
Pôle de Radiothérapie
Traitement asservi à la
respiration
RAR
4D Data and images courtesy
VUmc, Amsterdam, The Netherlands
80% isodose:
volume
20% isodose:
volume 163 vs.471 cm3
Pôle de Radiothérapie
13 vs. 27 cm3
Le système de gating
Varian patent 6,279,579
Literature:
- Kubo 1996, 2000a, 2000b
- Ramsey 1999a, 1999b
- Slotman & Lagerwaard 2004
- de Pooter & Alberty 2004
- Pedersen et.al. 2004
Data courtesy AZ Sint Augustinus,
Wilrijk, Belgium
Pôle de Radiothérapie
Instructions vocales
“Breathe in”
“Breathe out”
de Radiothérapie
Cool Pôle
Edit,
Symantiac s/w corp., Phoenix AZ
Amélioration de la respiration libre
3
No Instruct
Marker Position (cm)
2
1
0
3
0
5
10
15
20
25
30
With Instruct
2
1
0
0
5
10
15
20
Time (s)
MarkVsTime
Pôle de Radiothérapie
25
30
Tests AQ du Système RPM
Sagittal section, no trigger
Trigger at “expiration”
Pôle de Radiothérapie
Trigger at “inspiration”
Test du Métronome
Pôle de Radiothérapie
Corrélation du volume du poumon sur
plusieurs examens
Pôle de Radiothérapie
3)
Spirométrie
Mesure de l’air respiré
2)
mesure du flux respiratoire
Pôle de Radiothérapie
2)
Respiration Bloquée
Méthode Inspiration Profonde en apnée
Pôle de Radiothérapie
Radiothérapie des cancers du poumon :
Le blocage en inspiration sous contrôle spirométrique.
R. Garcia, R. Oozeer, H. Le Thanh, D. Chastel,
J. C. Doyen, B. Chauvet, F. Reboul.
Service de Radiothérapie, Institut Sainte Catherine, Avignon
Cancer Radiothérapie 2002-(6)- 30-38
Résumé :
La respiration libre du malade génère des images tomodensitométriques de mauvaise qualité. Elle
introduit une incertitude autant sur le volume cible que sur les calculs dosimétriques. Le but de
l’étude est de tester la faisabilité d’une méthode de blocage de la respiration au cours de toutes
les phases de préparation et de traitement.
La procédure a été appliquée chez cinq malades nécessitant une radiothérapie thoracique. La
respiration du malade était mesurée à l’aide d’un spiromètre. Le malade était instruit pour
reproduire le même niveau d’apnée en inspiration profonde. Des lunettes vidéo aidaient les
malades à situer le niveau de référence.
Les malades ont suivi l’ensemble des phases de préparation et de traitement sans difficulté. La
meilleure qualité des images tomodensitométriques reconstruites facilitent le contour.
L’immobilité de la tumeur améliorait sa couverture. L’inspiration profonde diminuait la quantité de
poumon irradié.
Cette méthode améliore la reproductibilité de l’irradiation thoracique. La diminution de
l’irradiation des poumons offre des perspectives d’augmentation de la dose prescrite et
constitue un préalable à l’application des irradiations modulées.
Pôle de Radiothérapie
Système ABC
Pôle de Radiothérapie
Spiromètre SPIRODYN’RX
Pôle de Radiothérapie
Spiromètre SPIRODYN’RX
Spiromètre
SPIRODYN’RX
Équipements complémentaires
Pôle de Radiothérapie
SpiromètreScanner
SPIRODYN’RX
Pôle de Radiothérapie
Phase de préparation
Apprentissage
Recherche
du niveau d’apnée
Pôle de Radiothérapie
Ce que voit le patient
pendant l’acquisition et le traitement ?
Pôle de Radiothérapie
Exemple
séance àfaisceaux
6 faisceaux
Apnéed’une
de plusieurs
Pôle de Radiothérapie
Le malade s’allonge dans son moule
Mise en place des lunettes
Pôle de Radiothérapie
Mise en place de l’embout buccal
Mise en place du spiromètre
Centrage
Alignement à l’aide des lasers
Pôle de Radiothérapie
Ajustement des barres de table
Mise en place du pince-nez
Travail en binôme
Pôle de Radiothérapie
Pourquoi ces résultats ?
En employant le système RPM
(Varian) pour le traitement en
respiration libre, il a été mis en
évidence la complexité des
phénomènes combinés :
- Respiration
- Mouvements de la cage
thoracique
- Contractions abdominales.
Pôle de Radiothérapie
Pourquoi ces résultats ?
La visualisation vidéo montre un
relâchement musculaire abdominal
long d’environ 5 secondes après le
début de l’apnée.
Ce système n’est pas utilisé à l’ISC :
- Pas de synchronisation avec le
scanner
- Augmentation de la durée de la
séance même s’il existe la possibilité
de piloter des séances plus courtes
en expiration
Pôle de Radiothérapie
Radiothérapie du Poumon
Pôle de Radiothérapie
Amélioration des images
Pôle de Radiothérapie
Ouverture des petites bronches
Pôle de Radiothérapie
Pôle de Radiothérapie
VOLUME DES POUMONS
8000
Respiration
Libre
Inspiration
Bloquée
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1er
Pt.
2e Pt. 3e PT. 4e Pt. 5e Pt.
Pôle de Radiothérapie
DENSITE MOYENNE DES POUMONS
0,35
Respiration
Libre
Inspiration
Bloquée
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
1er 2e Pt. 3e PT. 4e Pt. 5e Pt.
Pt.
Pôle de Radiothérapie
Diminution de la densité pulmonaire
Hanley et al. IJROBP 1999
Patient
FB (g/cc)
Change
1
0.29
2
0.37
3
0.19
4
0.23
5
0.22
Mean
0.26
DIBH (g/cc)
0.21
0.21
0.12
0.19
0.21
0.19
Pôle de Radiothérapie
%
28
43
37
16
4
- 26
HU
-950
-900
-850
-800
-750
-700
densités
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
Patient RL
Patient Apnée
CIRS
Liège
Mousse polyuréthane
Pôle de Radiothérapie
% pixels au dela des tolérances
gamma
70
60
X6min
50
X6max
40
X8 min
30
X8 max
X18 min
20
X18 max
10
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
Densité
Pôle de Radiothérapie
VOLUME GTV
Respiration
Libre
Inspiration
Bloquée
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
1er
Pt.
2e Pt. 3e PT. 4e Pt.
Pôle de Radiothérapie
Visualisation de la tumeur
Pôle de Radiothérapie
Modifications de l’irradiation
en inspiration bloquée
KE Rosenzweig et al, IJROBP 2000
Pôle de Radiothérapie
Dose Volume Histogramme
Pôle de Radiothérapie
Amélioration du DVH
Hanley et al. IJROBP 1999
Barnes et al. IJROBP 2001
Pôle de Radiothérapie
The first patient
Pôle de Radiothérapie
Tumeur isolée
Pôle de Radiothérapie
Novalis
Pôle de Radiothérapie
CyberKnife
Pôle de Radiothérapie
Mouvements respiratoires et TEP ?
Les images TEP poumon contiennent le parcours des mouvements
respiratoires.
Les logiciels commencent à proposer une extraction de l’image sur
une partie du cycle respiratoire.
Certaines équipes essaient d’inclure le contrôle spirométriques
Pôle de Radiothérapie
Mouvements respiratoires et
TEP ?
Pôle de Radiothérapie
Tracking
Pôle de Radiothérapie
Tracking
Pôle de Radiothérapie
Visualisation de surface
Pôle de Radiothérapie
Tracking
• Utilisation de marqueurs radio-opaques
• Le faisceau suit la tumeur dans son
mouvement
RCMI
RCMI avec tracking
Works in Progress - Images courtesy of Virginia Commonwealth University
Pôle de Radiothérapie
Mouvements respiratoires et IMRT ?
Risques de sur-dosages et sous-dosages
Problème de la durée de la séance
Problème de la précision dosimétrique
Pôle de Radiothérapie
Mouvements respiratoires
et IGRT ?
• Les mouvements sont visualisés !!!!!
• Ils obligent à mettre en œuvre une méthode de
contrôle
• L’IGRT oriente vers une augmentation de la
précision.
• Les protocoles hypo-fractionnés nécessitent une
plus grande maîtrise.
Pôle de Radiothérapie
STIC
Soutien aux Techniques Innovantes Coûteuses
Évaluation médico-économique
21 Centres participent
Poumon, Sein
Deux ans d’inclusions mars 2003 à mars 2005
70
18
RTC seins
60
55
Nombre total d'inclusions
50
34
30
21
18
4 RTC
12 RTC
8 RTC
9 RAR
26 RAR
4 RTC
11 RTC
8 RAR
17 RAR
13 RAR
5
10
10
7 RTC
4 RTC
8 RTC
3 RTC
13 RTC
20 RAR
10
3 RTC
3 RTC
25
20
1 RAR
10
8
14 RTC
RAR poumons
8 RTC
11
5 RTC
13 RTC
RTC poumons
13
12
1 RTC
31
11 RAR
15
13
12
2 RAR
28
+1 foie RAR
RAR seins
4 RAR
RAR poumons
7 RTC
35
10
RTC seins
2 RTC
14
RTC poumons
27 RTC
40
16
RAR seins
48
45
30
17
17
62
12 RTC
11 RAR
7 RAR
Nombre total d'inclusions
65
4 RTC
6 RTC
7 RTC
6
6
+ 1 foie
RAR
+ 2 foies RAR
6
1 RTC
5
1 RAR
1 RTC
4 RAR
9 RAR
4
8 RAR
3 RTC
8 RAR
7 RAR
6 RAR
1 RAR
2
6 RAR
2
4 RTC
3 RAR
4 RAR
3 RTC
3 RAR
3 RAR
1 RTC
7 RAR
5 RAR
1 RAR
0
0
s
ui
o
tL
S
s
n
éa
rl
O
l
re
ue
q
ec
B
R
IG
le
el
ur
A
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al
V
ré
nd
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S
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P
t
o
in
od
G
e
ss
le
ac
B
ne
ag
ss
ca
La
in
tr
au
V
d
au
eg
R
u
ea
ch
du
au
G
et
br
m
La
é
ni
go
er
B
z
jo
in
M
ne
ri
he
at
C
d
ar
ér
B
te
S
L
C
H
P
G
E
H
ie
ur
C
Pôle de Radiothérapie
CONCLUSIONS
1) Le thorax et l’abdomen sont affectés par les
mouvements internes de la respiration.
2) Les mouvements ne sont pas réguliers. Ils ne
peuvent pas faire l’objet de marges standards. Il
n’est pas possible d’inclure une statistique
d’erreur dans le calcul.
3) Il convient d’utiliser une ou plusieurs techniques
et une méthode de contrôle de la respiration.
Elles sont dépendante de la localisation et de ses
objectifs.
Pôle de Radiothérapie