Alors que les techniques de radiothérapie deviennent de plus en plus complexes et que l'utilisation de l'hypofractionnement continue de croître, la précision de l'administration des rayonnements est plus importante que jamais. La prestation de traitements de haute qualité repose sur la capacité de surveiller et de s'adapter à tout changement de position du patient pendant l'irradiation. Une technique émergente offrant cette capacité est l'imagerie Cherenkov, qui permet une vérification en temps réel du traitement sur le patient, sans exposition supplémentaire aux rayonnements.
La lumière Cherenkov est produite lorsqu'une particule chargée se déplace à une vitesse supérieure à celle de la lumière à travers un milieu spécifique. Pendant la radiothérapie, la lumière Cherenkov est émise lorsque des faisceaux de photons ou d'électrons traversent les tissus. Cette lumière révèle la forme et l'étendue du champ de traitement sur la surface du patient, avec une intensité proportionnelle à la dose délivrée.
Les premiers essais cliniques menés par des chercheurs de Dartmouth Santé ainsi que Ingénierie de Dartmouth ont indiqué que l'imagerie Cherenkov pendant la radiothérapie peut identifier les désalignements du patient et détecter les rayonnements parasites, améliorant la prestation de traitement pour les patients individuels. Suite à cette première expérience, l'équipe a maintenant mis en place le premier système d'imagerie Cherenkov pour une utilisation clinique de routine dans un hôpital communautaire.
Rapportant leurs découvertes dans Innovations techniques et soutien aux patients en radio-oncologie, les chercheurs décrivent leur première année d'utilisation de l'imagerie Cherenkov pour imager des patients subissant une radiothérapie de routine.
Expérience clinique
Le groupe à Centre médical du Cheshire installé le Site de poutre Système d'imagerie Cherenkov en septembre 2020, calibrant le système, optimisant les conditions d'éclairage de la pièce et les protocoles de configuration, et effectuant des tests de bout en bout avant de commencer l'utilisation clinique en mars 2021.
Au cours des 12 mois suivants, ils ont utilisé le système pour surveiller plus de 1700 traitements contre le cancer, y compris la radiothérapie en respiration libre et en apnée profonde (DIBH) et environ 50 traitements par faisceaux d'électrons. Lors de chaque irradiation, les thérapeutes ont examiné les images de la position du corps du patient et les images Cherenkov en temps réel. Après traitement, les physiciens ont analysé les images enregistrées.
Au cours de cette année, l'équipe a détecté plusieurs anomalies lors des traitements, modifiant les procédures de traitement pour assurer la sécurité des patients et améliorer la précision des livraisons. Dans certains cas, par exemple, les images Cherenkov ont détecté une dose sur des parties du corps où elle n'était pas attendue. Les chercheurs rapportent deux exemples de cas où une dose non planifiée a été trouvée chez des patientes recevant un traitement de rappel au sein gauche. Dans un cas, la dose de sortie d'un champ de traitement a été observée dans le sein droit ; dans l'autre, la dose était délivrée au menton en raison d'une rotation de la tête. En réponse à de telles anomalies, les thérapeutes peuvent modifier les fractions de traitement, voire interrompre la délivrance du traitement.
Le système d'imagerie Cherenkov a également détecté des inexactitudes de configuration ou des mouvements inattendus du patient. L'équipe décrit un exemple de traitement conformationnel 3D de la colonne vertébrale. En utilisant le contour d'intensité de l'image Cherenkov de la première fraction comme référence, les thérapeutes ont observé le mouvement intrafractionnel et ont interrompu le traitement. Ailleurs, une patiente recevant une radiothérapie DIBH au sein gauche présentait une grande variabilité de la position du bras entre chaque fraction.
L'équipe décrit également une utilisation plus inhabituelle de cette nouvelle technologie, dans le traitement d'une tumeur située au-dessus du cœur où l'électron DIBH a été utilisé pour réduire la dose cardiaque. Comme les linacs ne peuvent actuellement pas fournir de livraison d'électrons synchronisés, l'équipe a utilisé le guidage d'image Cherenkov pour déclencher manuellement la livraison de DIBH, ainsi que pour vérifier la précision de la livraison du traitement en temps réel.
La visualisation du faisceau de traitement améliore l'administration de la radiothérapie
Les chercheurs concluent que l'imagerie Cherenkov s'est avérée un outil clinique précieux pour améliorer la sécurité et la précision de l'administration du traitement. Ils soulignent qu'après seulement une heure de formation opérationnelle pratique, les thérapeutes pouvaient faire fonctionner le système, surveiller les patients et revoir les images Cherenkov en temps réel. Cela leur a permis de suspendre, d'ajuster ou même d'interrompre l'administration du traitement selon les besoins.
Pour exploiter pleinement cette technologie, l'équipe propose plusieurs développements logiciels. Ceux-ci incluent le système interfaçant avec le système d'enregistrement et de vérification, ainsi que la génération automatique des contours de la position du corps, des marqueurs et des contours cumulés de l'intensité de l'image Cherenkov. La combinaison avec des conseils de configuration d'image de surface pourrait également fournir un outil puissant pour les traitements futurs.
