Évaluation de plan basée sur DMH et optimisation inverse en radiothérapie

Les patients atteints de cancer continuent de représenter une population pathologique difficile, qui fait face à un pronostic plutôt sombre avec les pratiques actuelles de planification et de prestation des traitements. Des lieux pour une augmentation potentielle de la dose et/ou une plus grande préservation des tissus sains, grâce à des approches thérapeutiques innovantes pour ces patients, sont clairement nécessaires. La planification actuelle des traitements de radiothérapie à la pointe de la technologie repose sur le paradigme dose-volume-histogramme (DVH), où les doses aux volumes fractionnaires (le plus souvent) ou absolus des structures anatomiques sont utilisées à la fois dans le processus d'optimisation et d'évaluation du plan. Il a été avancé cependant que les effets de la dose délivrée semblent être plus étroitement liés à la toxicité des tissus sains (et donc aux résultats cliniques) lorsque les histogrammes dose-masse (DMH) sont pris en compte dans l'évaluation du plan de traitement.

Les chercheurs proposent l'incorporation explicite des informations de masse et de densité dans les fonctions de coût du processus d'optimisation inverse, passant ainsi du paradigme de planification du traitement DVH au DMH. Cette nouvelle optimisation de la radiothérapie à modulation d'intensité (IMRT) basée sur le DMH vise à minimiser les doses de rayonnement à une certaine masse, plutôt qu'à un volume, de tissu sain. L'hypothèse de travail des chercheurs est que l'optimisation du DMH réduira considérablement les doses aux tissus sains. Dans certains cas, avec une maladie étendue et difficile à traiter, des doses plus faibles aux tissus sains peuvent être utilisées pour l'augmentation de la dose isotoxique, ce qui peut entraîner une augmentation de la probabilité estimée de contrôle tumoral loco-régional.

Pour tester l'hypothèse de l'étude, les enquêteurs poursuivront les objectifs spécifiques suivants :

• (1) Développer le cadre théorique et informatique de l'optimisation IMRT basée sur DMH. Ce cadre intégrera l'IMRT 3D et 4D ainsi que la planification de l'arc modulé volumétrique 3D (VMAT) pour différents sites anatomiques.
• (2) Étudier différentes formes paramétriques pour les fonctions d'optimisation DMH. Le but ultime serait la minimisation simultanée des doses aux tissus sains et/ou l'escalade des doses thérapeutiques, sans violer les tolérances dosimétriques établies pour les structures anatomiques saines.
• (3) Mise en œuvre pratique et application de ce nouveau paradigme d'optimisation, où des essais cliniques virtuels pour des cohortes de cas de cancer du poumon, de la tête et du cou et de la prostate seront effectués.

La signification statistique des améliorations dosimétriques de l'optimisation DMH par rapport à l'optimisation DVH de la norme de soins sera quantifiée. La collecte prospective de données CT 3D et 4D sera utilisée pour étudier les interactions entre les changements de tendance temporelle de la tumeur et les résultats d'optimisation basés sur le DMH. Les données de tomodensitométrie 4D seront également utilisées pour étudier et quantifier la corrélation entre les critères d'évaluation basés sur la DMH et la perte de la fonction pulmonaire pendant et après le traitement de radiothérapie. La délivrabilité (avec l'équipement de traitement de radiothérapie existant) des plans 3D VMAT et 3D/4D IMRT des investigateurs sera vérifiée expérimentalement, ouvrant ainsi la voie au lancement d'essais cliniques.