La protonthérapie peut fournir des distributions de dose hautement conformes à une cible tumorale tout en minimisant la dose aux tissus en dehors du volume cible. La création de plans de traitement qui tiennent compte de cette force est une priorité absolue pour les dosimétristes et les physiciens médicaux.
Les protons déposent une dose d'une manière fondamentalement différente des rayons X, un autre type de radiothérapie externe. Lorsqu'un proton atteint la fin de sa trajectoire, la vitesse à laquelle son énergie est transférée au tissu - son transfert d'énergie linéaire (LET), exprimé en keV/µm - augmente.
L'efficacité biologique relative (RBE) capture les implications biologiques de l'augmentation du LET, et une valeur RBE fixe de 1.1 est souvent appliquée pour les traitements cliniques par protons. Mais l'EBR du proton dépend de nombreux autres facteurs, notamment les paramètres cliniques, le type de tissu, le schéma de fractionnement, la radiosensibilité spécifique au patient, la dose physique et les incertitudes dans les mesures expérimentales. Par conséquent, l'utilisation d'une valeur EBR fixe en protonthérapie sous-estime probablement l'EBR dans les emplacements à TLE élevé, ce qui pourrait entraîner un risque accru de toxicités radio-induites.
Pourtant, le LET est fortement corrélé à l'EBR et est un facteur clé pour déterminer l'EBR variable en protonthérapie. À ce titre, les chercheurs étudient des approches pour calculer et évaluer le LET lors de la planification du traitement. Ces outils de planification de traitement biologique sont cependant limités, et jusqu'à ce qu'ils soient développés et étudiés plus avant, les cliniques doivent identifier leurs propres pratiques de planification de traitement pour minimiser le LET en dehors des volumes cibles, dit Austin s'est battu, physicien médical à Hôpital de recherche pour enfants St Jude au Tennessee.
"Comment influencer la [distribution LET] est un domaine de recherche actif, et il existe d'excellentes méthodes en cours de développement", explique Faught. "Le problème auquel nous sommes confrontés est que ceux-ci ne sont pas facilement disponibles sans un logiciel personnalisé développé en interne ou via des versions de recherche spéciales d'applications fournies par le fournisseur… [et il existe] peu d'études fournissant des indications quantitatives sur ce que nous devrions viser."
Stratégies de planification du traitement
Dans une étape vers l'évaluation et l'optimisation du plan basé sur le LET pour la photonthérapie, Faught et son équipe ont réalisé une enquête sur les stratégies de planification qui sont disponibles dans le commerce pour les équipes cliniques pour la protonthérapie à modulation d'intensité (IMPT). Leur étude, rapportée dans le Journal de physique médicale clinique appliquée, présente quelques conseils pour les planificateurs de traitement de protonthérapie. "Nous voulions examiner certaines techniques de planification de traitement facilement disponibles et comment elles peuvent affecter le LET", explique Faught.
Les chercheurs ont évalué les différences de LET pondéré en fonction de la dose (LETd) entre huit approches de planification de traitement prospectives appliquées à un fantôme d'eau cylindrique et quatre cas de tumeurs cérébrales pédiatriques (Faught note que les toxicités radio-induites sont un domaine d'intérêt pour l'équipe). Ils ont comparé ces stratégies de planification à un plan utilisant des faisceaux latéraux opposés (pour le fantôme) ou au plan clinique original (pour les patients), en utilisant des calculs secondaires de Monte Carlo pour évaluer à la fois la dose et la LET.d.
Les chercheurs ont découvert que la géométrie du champ de traitement contribuait le plus à l'emplacement des zones à TLE élevé. Atténuer l'impact potentiel des incertitudes biologiques associées à un TLE élevéd, ils suggèrent que les planificateurs de traitement utilisent de grands angles d'intersection entre les faisceaux de traitement et évitent les faisceaux qui s'arrêtent immédiatement à proximité des structures critiques.
"C'est une excellente nouvelle car cela signifie qu'une sélection rigoureuse du nombre de champs de traitement et de leur orientation par rapport aux tissus de santé à proximité peut être efficace", déclare Faught. "Avec une réflexion consciente et préalable, c'est quelque chose que tous les planificateurs de traitement peuvent prendre en considération pendant le processus de planification."
Les chercheurs ont également découvert que l'utilisation d'un sélecteur de gamme réduisait considérablement le LET moyend dans le volume cible clinique. En conséquence, ils recommandent d'utiliser avec parcimonie les sélecteurs de plage et les stratégies alternatives de restrictions de placement ponctuel, et uniquement lorsque les cliniques peuvent calculer le LET résultant.d évaluer par rapport à d'autres stratégies de planification.
En raison de la petite taille de l'échantillon de l'étude, les chercheurs n'ont pas pu établir de tendance claire en matière de LETd variations dans les cas cliniques. Ils n'ont pas évalué la relation entre les modifications du LET et une modification de la probabilité de contrôle tumoral ou de complications tissulaires normales.
Les plans basés sur le LET optimisent la protonthérapie
Alors que les effets de chaque approche de planification sur les régions à haut LET étaient modestes, Faught dit qu'il est important de reconnaître que les stratégies et les recommandations de planification du traitement de l'équipe sont fondées sur des preuves et peuvent facilement être intégrées à la pratique clinique.
"J'espère que l'un des points à retenir est que nous, en tant que domaine, bénéficierions d'outils commerciaux permettant le calcul du LET dans le système de planification du traitement. Mieux encore, nous aimerions avoir des moyens d'optimiser avec le LET à l'esprit. Cette étude a été un bon pont jusqu'à ce que ces outils soient plus largement disponibles », déclare Faught.
