Tomographie assistée par ordinateur adaptative respiratoire : étude de faisabilité sur la 4DCT synchronisée en temps réel pour la radiothérapie du cancer du poumon (REACT)

La tomodensitométrie quadridimensionnelle (4DCT) est considérée comme la norme de soins pour les techniques modernes de radiothérapie stéréotaxique ablative corporelle (SABR) de haute précision. Le 4DCT clinique fonctionne en acquérant des tranches CT et des données respiratoires de manière synchrone lorsque le patient se déplace dans l'imageur à rayons X rotatif. Les tranches CT sont triées en 5 à 10 "images de phase" (mi-expiration, pic-expiration, mi-inspiration, pic-inspiration, etc.) et cousues ensemble pour former un mouvement de tumeur/organe induit par la respiration 3D + ou '4D ' représentation de l'anatomie respiratoire. La meilleure pratique actuelle en radiothérapie consiste pour les cliniciens à effectuer une délimitation manuelle ou un «contournement» des tumeurs pulmonaires sur une ou plusieurs images de phase 4DCT pour assurer une couverture appropriée par le faisceau de traitement malgré le mouvement respiratoire. En présence d'une respiration irrégulière, des discordances surviennent entre les tranches CT qui sont dans la même phase respiratoire mais imagées à différentes positions du canapé. En conséquence, les images produites souffrent de divers types de discontinuités, notamment la troncature, la duplication ou le chevauchement. Yamamoto a constaté qu'une respiration irrégulière provoquait au moins une erreur > 4 mm dans 90 % (45 sur 50) des scanners abdominaux et thoraciques des patients. La principale conséquence des erreurs d'image 4DCT est qu'elles peuvent introduire des incertitudes de volume et de position de la tumeur pouvant atteindre 30 % entre différents bacs de phase 4D ou différents observateurs.

Cela peut potentiellement réduire la probabilité de contrôle de la tumeur jusqu'à un tiers et conduire à une irradiation inutile du tissu pulmonaire sain, contribuant à des effets secondaires majeurs limitant la dose comme la pneumopathie radique, qui est symptomatique chez jusqu'à 30 % des patients et mortelle chez 2 %. La solution proposée est le Real-Time Gated 4DCT utilisant le déclenchement prospectif de la régularité, qui sera mis en œuvre pour la première fois sur des patients atteints d'un cancer du poumon.

La méthode Real-Time Gated 4DCT détecte puis interrompt le faisceau CT lors d'événements respiratoires irréguliers. Nous analyserons le schéma respiratoire du patient pour synchroniser prospectivement l'acquisition en temps réel. Le 4DCT contrôlé en temps réel garantit que l'imageur à rayons X n'est allumé que lorsque la respiration est régulière ; sinon, l'analyse est interrompue. Les avantages pour le patient de déclencher un scan 4DCT ont été démontrés dans des études antérieures :

• une réduction des erreurs de mouvement respiratoire de 50 %
• une réduction de la dose d'imagerie. La délimitation des tumeurs et des organes dans les tomodensitogrammes est la première étape du parcours de radiothérapie d'un patient atteint d'un cancer du poumon. Une délimitation précise est essentielle aux résultats des patients, car les erreurs se propagent tout au long du traitement et peuvent entraîner une dose de rayonnement manquant des parties de la tumeur ou irradiant inutilement des tissus ou des organes sains. Malheureusement, la modalité d'imagerie la plus importante utilisée pour la délimitation des cancers du poumon, 4DCT, est sujette aux erreurs. Les radio-oncologues (RO) sont confrontés à un énorme défi et doivent délimiter les tumeurs lorsque 90 % des examens cliniques souffrent de graves erreurs d'imagerie. Ces erreurs masquent la véritable position/forme de la tumeur et réduisent jusqu'à un tiers les chances de contrôle de la tumeur.

Le principal responsable des erreurs d'imagerie est la respiration irrégulière : c'est-à-dire les variations respiratoires naturelles, qui sont accentuées chez les patients atteints d'un cancer du poumon mais non prises en compte par les scanners cliniques. Une solution à ce problème a été proposée, qui consiste à verrouiller le tomodensitomètre (c'est-à-dire pause du faisceau) chaque fois qu'un état respiratoire se produit susceptible de produire un artefact d'imagerie.

Question de recherche Le principal critère d'évaluation est que le nombre d'artefacts d'image utilisant le balayage synchronisé en temps réel produira moins d'artefacts que le balayage conventionnel.

Les critères d'évaluation secondaires impliquent l'examen de la qualité de l'image et de l'impact sur la planification du traitement, les avantages pour le patient étant :

1. Qualité d'image constante/prévisible : Une qualité d'image constante aidera les radio-oncologues à identifier les interfaces entre les tumeurs et les organes et donc à réduire les erreurs de délimitation.
2. Améliorations des plans de traitement : une délimitation plus précise conduira à de meilleurs plans de traitement et donc à de meilleurs résultats pour les patients.

Cet essai clinique est une première étude de faisabilité pilote chez l'homme et l'objectif est donc de prouver la faisabilité du Real-Time Gated 4DCT, dans le but de conduire à un essai d'efficacité. En tant que tel, les scans des patients seront acquis dans un large éventail de conditions respiratoires des patients afin d'optimiser la technique de déclenchement en temps réel et de planifier un essai clinique de phase II plus vaste et fondé sur des hypothèses à suivre. Des coupures automatiques pour ces tracés respiratoires erratiques seront intégrées au logiciel Real-Time Gated 4DCT.

Justification de l'étude actuelle Des études in silico suggèrent que l'approche 4DCT en temps réel peut réduire les erreurs d'imagerie jusqu'à 50 % tout en réduisant également la dose d'imagerie de> 20 %. Il a été estimé que le taux actuel d'artefacts utilisant la 4DCT conventionnelle est d'au moins 60 % et peut-être jusqu'à 95 %. Une réduction à 35 % maximum (25 % d'images avec moins d'artefacts) serait cliniquement intéressante.