Centre Régional de Radiochirurgie Stéréotaxique … · Le Novalis a été mis en service à l'hôpital de Rangueil en avril 2006, après avoir été soumis à une procédure minutieuse

Évaluation du programme de radiochirurgie stéréotaxique

4 et 5 septembre 2007

Centre Régional de Radiochirurgie Stéréotaxique

Hôpital de Rangueil

1, Avenue Jean-Poulhès 31059 Toulouse cedex 9, France

Novalis BrainSCAN 5.31

Évaluation du programme de radiochirurgie stéréotaxique 4 et 5 septembre 2007

Table des matières I. Introduction II. Évaluation du facteur Gy/MU (« Nominal Linac Output ») III. Évaluation des paramètres du faisceau IV. Observations et recommandations


I. Introduction Le Centre Régional de Radiochirurgie Stéréotaxique de l'hôpital de Rangueil fonctionne comme une unité semi-autonome. Ce Centre est unique en ce sens que l'unité Novalis est installée et exploitée dans un environnement dédié aux neurosciences. Il dispose d'une équipe remarquable de neurochirurgiens, neuroradiologues, oncologues radiothérapeutes et physiciens médicaux dévoués et avertis. Le Novalis a été mis en service à l'hôpital de Rangueil en avril 2006, après avoir été soumis à une procédure minutieuse de réception et de mise en service. Les paramètres de faisceau du Novalis ont été acquis à l'aide d'une chambre d'ionisation de 0,6 cm3 de type Farmer, un dosimètre standard pour la mise en service en radiothérapie. Les paramètres du faisceau ont été envoyés au siège social de BrainLAB en Allemagne pour adapter les facteurs radiaux (« Radial Factors »). Ils ont tous été ensuite incorporés au système de planification BrainSCAN. Le traitement des patients était en cours depuis environ 9 mois lorsque BrainLAB a signalé à l'équipe de l'hôpital de Rangueil que les fichiers de paramètres de faisceau comportaient des anomalies, notamment que les facteurs de diffusion (« Scatter Factors ») pour de petites tailles de champ étaient exceptionnellement faibles (d'un facteur quatre dans certains cas). Ce phénomène a été attribué à l'irradiation partielle de la chambre de 0,6 cm3 pour de petites tailles de champ. En fait, une chambre PinPoint (0,015 cm3) ou diode stéréotaxique est le détecteur approprié pour les mesures de champs de petite taille. La sous-estimation initiale des facteurs de diffusion a conduit à une surestimation des unités moniteur nécessaires et, par conséquent, des patients ont reçu une dose d’irradiation supérieure à la dose prévue. Les mesures ultérieures du faisceau ont été réalisées avec un détecteur approprié ; la qualité des paramètres de faisceau qui en résultent est commentée dans le présent rapport. De plus, l'équipe de l'hôpital de Rangueil a procédé à une évaluation détaillée de la dose réelle délivrée à chaque patient concerné et prend actuellement les mesures médicales appropriées.


II. Évaluation du facteur Gy/MU (« Nominal Linac Output ») Au cours de discussions avec les physiciens Pierre Duthil et Emmanuelle Cassol avant ma visite à l'hôpital de Rangueil, il est ressorti que le protocole IAEA a été utilisé pour l’étalonnage de la dose absolue sur l'unité Novalis. Ce protocole préconise de paramétrer une dose de 1 cGy/unité moniteur à une profondeur de 5 cm dans l'eau et une distance source-surface de 95 cm. J'ai demandé à accéder aux paramètres de faisceau Pencil Beam du Novalis, et le fichier TL090507 m'a été envoyé par e-mail. Ce fichier contient les paramètres relatifs du faisceau (rendement en profondeur, facteurs de diffusion et facteurs radiaux), ainsi que les paramètres critiques (facteur Gy/MU de l'accélérateur linéaire, profondeur de normalisation et distance source-surface) qui établissent un rapport entre les paramètres de faisceau et la dose absolue et les unités moniteurs correspondantes. Voici une capture d'écran de ces paramètres :

Données de référence de la dose absolue provenant du fichier de paramètres de faisceau du Novalis de l'hôpital de Rangueil. Par la suite, des calculs ont été effectués pour s'assurer que les données Novalis ci-dessus, notamment la valeur du facteur Gy/MU de l'accélérateur linéaire (NLOUT), correspondent aux conditions d’étalonnage de la dose absolue. Les calculs sont présentés ci-après.


La valeur de NLOUT peut être vérifiée indépendamment comme suit :

FISFcmdcmSSDMUcGycmdcmSSDNLOUT ××===== )5,95(/00,1)5,100( où SSD est la distance source-surface,

ISF est l’inverse du carré des distances : ( )( )2

2

5100595

cmcmcmcm

++

et F est le facteur F de Mayneord : ( )( )

( )( )2

2

2

2

5100595

5,1955,1100

cmcmcmcm

cmcmcmcm

++

++

Par conséquent :

( )( )

( )( )

( )( )2

2

2

2

2

2

5100595

5,1955,1100

5100595/00,1)5,100(

cmcmcmcm

cmcmcmcm

cmcmcmcmMUcGycmdcmSSDNLOUT

++

++

×++

×===

soit NLOUT = 0,9101 Gy/100 MU. Cette valeur est fidèle dans un intervalle de moins de 0,4% à celle qui a été saisie dans le fichier de paramètres Pencil Beam du Novalis.


III. Évaluation des paramètres du faisceau

La mesure des propriétés dosimétriques de petits champs de photons (d'une taille aussi réduite que 6 x 6 mm2 dans le cas d'un Novalis) peut se révéler assez difficile en raison du manque d'équilibre latéral dans les petits champs et du volume important des détecteurs classiques. Tout comme pour la valeur de NLOUT, la précision des facteurs de diffusion relatifs est d’une grande importance, car ils sont directement proportionnels à la dose délivrée. Étant donné que les facteurs de diffusion sont des valeurs relatives (c'est-à-dire un rapport de mesures entre deux tailles de champ) et que les unités Novalis sont fondamentalement identiques entre elles, il est possible de comparer directement des facteurs de diffusion mesurés sur des unités Novalis différentes. Les facteurs de diffusion du fichier TL090507 de paramètres Pencil Beam du Novalis de l'hôpital de Rangueil (capture d'écran ci-dessous) ont été saisis dans un tableau Excel pour être comparés à des valeurs bien acceptées, mesurées sur d'autres unités Novalis.

Facteurs de diffusion provenant du fichier de paramètres de faisceau du Novalis de l'hôpital de Rangueil.


Les résultats de la comparaison des facteurs de diffusion sont montrés ci-dessous. La concordance est excellente, avec ±1,5 % pour toutes les tailles de champ, à l'exception du champ 6 x 6 mm2, pour lequel les facteurs de diffusion de l'hôpital de Rangueil sont plus faibles que les valeurs généralement acceptées. Cela est probablement dû au fait que ces mesures ont été réalisées avec la chambre PinPoint. Bien que ce dispositif ait un petit volume sensible, il est possible qu'il reste trop grand pour pouvoir obtenir une mesure exacte. L'équipe de l'hôpital de Rangueil pourrait choisir d'utiliser les valeurs acceptées du facteur de diffusion pour la taille de champ 6 x 6 mm2.

MLC 6 12 18 42 60 80 100

6 0.5034 0.6507 0.6567 0.6574 0.6582 0.6589 0.6589 12 0.5129 0.8003 0.8332 0.8362 0.8392 0.8392 0.8399 18 0.5129 0.8003 0.8736 0.8736 0.8923 0.8930 0.8930 24 0.5129 0.8003 0.8736 0.9140 0.9140 0.9147 0.9162 30 0.5129 0.8003 0.8736 0.9274 0.9297 0.9289 0.9304 36 0.5129 0.8003 0.8736 0.9379 0.9402 0.9402 0.9409 42 0.5131 0.8003 0.8736 0.9447 0.9484 0.9491 0.9506 60 0.5131 0.8003 0.8736 0.9447 0.9678 0.9716 0.9723 80 0.5131 0.8003 0.8736 0.9447 0.9678 0.9850 0.9895 100 0.5131 0.8003 0.8736 0.9447 0.9678 0.9850 1.0000

Facteurs de diffusion : hôpital de Rangueil

MLC Jaws 6x6 12x12 18x18 42x42 60x60 80x80 98x98 6x6 0.5224 0.7066 0.7110 0.7109 0.7109 0.7109 0.7109

12x12 0.5224 0.7997 0.8291 0.8351 0.8351 0.8351 0.8351 18x18 0.5224 0.7997 0.8594 0.8774 0.8774 0.8774 0.8774 24x24 0.5224 0.7997 0.8594 0.8988 0.9008 0.9010 0.9027 30x30 0.5224 0.7997 0.8594 0.9153 0.9196 0.9173 0.9204 36x36 0.5224 0.7997 0.8594 0.9257 0.9286 0.9286 0.9330 42x42 0.5224 0.7997 0.8594 0.9372 0.9386 0.9434 0.9418 60x60 0.5224 0.7997 0.8594 0.9372 0.9612 0.9660 0.9671 80x80 0.5224 0.7997 0.8594 0.9372 0.9612 0.9824 0.9912

100x100 0.5224 0.7997 0.8594 0.9372 0.9612 0.9824 1.0000

Facteurs de diffusion : unité Novalis indépendante

MLC 6 12 18 42 60 80 100

6 -3.7819 -8.5930 -8.2745 -8.1320 -8.0005 -7.8858 -7.8858 12 -1.8597 0.0736 0.4935 0.1352 0.4922 0.4922 0.5752 18 -1.8597 0.0736 1.6212 -0.4367 1.6681 1.7452 1.7452 24 -1.8597 0.0736 1.6212 1.6609 1.4493 1.4975 1.4784 30 -1.8597 0.0736 1.6212 1.3029 1.0866 1.2495 1.0798 36 -1.8597 0.0736 1.6212 1.3018 1.2368 1.2368 0.8400 42 -1.8200 0.0736 1.6212 0.7939 1.0337 0.6010 0.9209 60 -1.8200 0.0736 1.6212 0.7939 0.6868 0.5725 0.5317 80 -1.8200 0.0736 1.6212 0.7939 0.6868 0.2650 -0.1668 100 -1.8200 0.0736 1.6212 0.7939 0.6868 0.2650 0.0000

Différence en pour cent entre les facteurs de diffusion


De même, des rendements en profondeur (« Percent Depth Dose », PDD) indiqués dans le fichier TL090507 de paramètres Pencil Beam du Novalis de l'hôpital de Rangueil (capture d'écran ci-dessous) ont été saisis dans un tableau Excel pour être comparés à des valeurs bien acceptées, mesurées sur d'autres unités Novalis. Dans les pages suivantes, ces données sont représentées sous forme de tableaux et de graphes pour pouvoir être analysées. La concordance est excellente pour toutes les tailles de champ et toutes les profondeurs, à l'exception des quelques premiers millimètres pour les plus petits champs. Cela est révélateur du dispositif et de l'orientation de mesure (chambre PinPoint orientée verticalement) utilisés lors de l'acquisition des données. Bien que les données en surface puissent être améliorées en utilisant une diode stéréotaxique pour mesure de rendements en profondeur, les rendements en profondeur dans la zone de surface ne sont pas significatifs pour la planification et le calcul de dose.

Rendements en profondeur partiels provenant du fichier de paramètres de faisceau du Novalis de l'hôpital de Rangueil.


RENDEMENTS EN PROFONDEUR POUR CHAMPS MLC Taille des champs carrés (en mm)

6A 12A 18A 24A 30A 36A 42A 60A 80A 100A

0 26.00 27.37 26.87 26.98 39.93 39.33 39.53 41.66 42.87 43.91 1 47.84 43.53 43.73 43.68 53.38 52.89 53.05 54.61 55.66 56.39 2 57.49 53.09 53.68 53.75 63.31 62.68 62.75 64.18 65.06 65.56 4 76.80 72.02 73.78 73.63 80.12 79.54 79.56 80.42 81.02 81.13 6 89.40 85.42 87.41 87.17 90.22 89.80 89.80 90.07 90.63 90.53 8 96.73 94.05 94.58 94.31 95.82 95.59 95.52 95.53 95.85 95.81

10 99.48 98.10 98.09 97.95 98.68 98.56 98.39 98.42 98.57 98.55 12 100.00 99.71 99.59 99.53 99.83 99.74 99.68 99.72 99.73 99.75 14 99.47 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 15 99.03 99.86 99.92 99.95 99.94 99.89 99.83 99.92 99.91 99.96 16 98.52 99.58 99.73 99.80 99.81 99.65 99.54 99.76 99.70 99.84 18 97.32 98.70 99.02 99.23 99.17 98.92 98.86 99.17 99.06 99.32 20 96.01 97.55 98.00 98.39 98.22 98.09 98.03 98.37 98.38 98.59 25 92.49 94.24 95.19 95.75 95.78 95.62 95.86 96.17 96.23 96.61 30 89.13 90.94 92.29 92.75 92.74 93.18 93.31 93.89 94.21 94.57 35 85.95 87.76 89.16 90.01 89.98 90.49 90.75 91.41 91.97 92.43 40 82.90 84.97 86.34 87.66 87.38 87.87 88.15 89.23 89.77 90.29 45 80.01 82.32 83.22 84.44 84.51 85.22 85.33 86.60 87.45 88.16 50 77.32 79.65 80.45 81.57 82.11 82.71 82.80 84.33 85.33 86.08 60 71.79 73.93 75.34 76.38 77.01 77.54 78.09 79.75 80.84 81.83 70 66.95 69.44 70.62 71.52 72.04 73.09 73.55 75.42 76.75 77.75 80 62.29 64.48 65.13 66.79 67.54 68.31 69.04 71.23 72.64 73.74 90 58.10 60.09 60.57 62.34 63.37 64.21 64.74 67.04 68.64 70.03

100 54.20 56.09 56.74 58.38 59.45 60.32 60.93 63.06 64.82 66.36 120 47.30 48.96 49.40 51.42 51.94 52.84 53.52 55.82 57.77 59.37 140 41.32 42.79 43.39 44.81 45.75 46.68 47.33 49.50 51.48 53.06 160 36.20 37.45 38.01 39.54 40.18 41.01 41.59 43.92 45.64 47.34 180 31.39 32.95 33.49 34.46 35.40 36.17 36.60 38.84 40.65 42.29 200 27.40 28.98 29.42 30.43 31.28 31.83 32.38 34.51 36.05 37.74 250 20.18 21.24 21.48 22.27 22.95 23.49 23.71 25.42 27.00 28.27 300 14.79 15.50 15.72 16.33 16.95 17.31 17.58 19.02 20.22 21.41 350 11.14 11.74 11.69 12.09 12.72 12.98 13.08 14.40 15.33 16.15 400 7.63 8.11 8.16 8.55 9.03 9.29 9.45 10.55 11.46 12.32 450 5.51 5.88 5.91 6.21 6.61 6.81 6.93 7.83 8.58 9.30

Rendements en profondeur provenant d'une unité Novalis identique à celle de l'hôpital de Rangueil.


0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Profondeur (cm)

Dos

e (%

) 6A 6T

Comparaison des rendements en profondeur pour un champ MLC de 6 mm x 6 mm2 ; les données de l'hôpital de Rangueil (trait continu) se superposent à celles d'une unité Novalis identique (points).

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Profondeur (mm)

12A 12T

Dos

e (%

)



0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Profondeur (mm)

18A 18T

Dos

e (%

)


0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Profondeur (mm)

30A 30T

Dos

e (%

)



0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Profondeur (mm)

42A 42T

Dos

e (%

)


0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Profondeur (mm)

60A 60T

Dos

e (%

)



0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Profondeur (mm)

80A 80T

Dos

e (%

)


0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Profondeur (mm)

100A 100T

Dos

e (%

)



IV. Observations et recommandations 1. Personnel La radiochirurgie stéréotaxique, la radiothérapie stéréotaxique et l’IMRT sont des procédures spécialisées qui font appel à d'importantes ressources. Le Centre Régional de Radiochirurgie Stéréotaxique dispose d'une équipe remarquable de neurochirurgiens, neuroradiologues, oncologues radiothérapeutes et physiciens médicaux dévoués et avertis. Le Centre est en cela un modèle pour toutes les unités de radiochirurgie. 2. Paramètres de faisceau et mesure des paramètres de faisceau Les paramètres Pencil Beam du Novalis ont été minutieusement évalués, et il apparaît que l'on a remédié à toutes les insuffisances. Il est toutefois recommandé que l'équipe de physiciens obtienne une diode stéréotaxique pour pouvoir mesurer à l’avenir les petits faisceaux de photons. 3. Isocentre du Novalis Une condition préalable importante à une radiochirurgie stéréotaxique précise est de maintenir une tolérance serrée sur l'isocentre. L'accélérateur linéaire Novalis possède des spécifications relatives à l'isocentre et des possibilités de localisation équivalentes ou meilleures que celles de tout appareil de radiochirurgie disponible sur le marché. Toutefois, l'équipe de physiciens a exprimé certaines préoccupations sur le fait qu’il se peut que l'isocentre ne soit pas aussi précis qu'il pourrait l’être. Cet aspect est reflété par les films Winston-Lutz acquis quotidiennement. Les caractéristiques de l'isocentre devraient être évaluées par un ingénieur support expérimenté de BrainLAB. Si nécessaire, l'isocentre devrait être amélioré par un ajustement approprié du bras et/ou de la table de l'accélérateur linéaire. 4. Assurance qualité Plusieurs mesures d'assurance qualité sont en place, tant pour le traitement des patients que pour le contrôle de routine de l’équipement. Toutefois, le développement et l'utilisation de listes procédurales supplémentaires pour tous les processus d'imagerie, de planification, de vérification et de traitement seraient utiles pour assurer que toutes les procédures sont correctement suivies et pour documenter le dossier du patient. À l'heure actuelle, chaque plan de patient est vérifié avant le traitement en l’appliquant à un fantôme et en effectuant des mesures. Bien qu’il s’agisse d’une pratique bénéfique qui doit être poursuivie, il faut également noter qu'il peut y avoir des situations dans lesquelles une mesure directe n'est pas possible. Plus précisément, si la cible au niveau du patient est petite, de plus grande dimension inférieure à environ 1,5 cm, une mesure directe peut conduire à une sous-estimation de la dose administrée. Le traitement de la névralgie du trijumeau, habituellement effectué avec un collimateur de 6 mm, en est un parfait exemple. Les médecins et les physiciens de l'équipe doivent être conscients des limites de cette approche, de sorte à mettre en œuvre un protocole d’action approprié en cas de divergences entre les calculs et les mesures. Au fur et à mesure que l'équipe aura acquis une expérience et une confiance


suffisantes avec le système et les processus, il se peut que la mesure directe effectuée avant chaque traitement ne devienne plus nécessaire. Une vérification directe des distributions de dose en 2D est souvent souhaitable. Elle est souvent réalisée sur film radiologique, mais dans un environnement entièrement numérique, des solutions de remplacement peuvent s’avérer nécessaires. L'équipe devrait étudier des solutions alternatives au film radiologique pour vérifier les distributions de dose. L’usage important de l'IMRT peut soumettre le fonctionnement mécanique du MLC à des contraintes supplémentaires. Pour la pratique de l'IMRT, il est recommandé de mettre en place des procédures destinées à assurer un fonctionnement correct du MLC et à identifier les problèmes avant qu'ils ne prennent de l'importance. Dans le cadre des procédures quotidiennes, il est possible d’effectuer une mesure supplémentaire de constance (chambre d’ionisation) et une mesure en 2D à l'aide d'un film ou d’un autre détecteur. L’acquisition quotidienne et hebdomadaire de films est utile pour identifier la présence de lames affaiblies ou manquantes. Dans cette optique, quelques fichiers de séquencement ont été fournis à l’établissement. 5. Procédures cliniques À l'heure actuelle, les procédures cliniques mettent l'accent sur l'irradiation en une seule fraction. Tandis que la fraction unique constitue le traitement standard pour de nombreux néoplasmes, dont les métastases et les MAV, le recours à l'irradiation fractionnée peut être bénéfique dans de nombreux cas cliniques. L'équipe devrait se familiariser davantage avec les procédures et la logique de l'irradiation fractionnée, de sorte à pouvoir utiliser facilement cette approche si et quand elle est appropriée. Une condition préalable essentielle à une stéréotaxie exacte est la localisation correcte dans la salle du Novalis. Alors que la fixation rigide de la tête représente la procédure standard pour la localisation stéréotaxique, de nouvelles techniques gagnent du terrain, à l’image de la radiographie stéréoscopique destinée à la radiochirurgie non invasive. Étant donné que le Novalis est équipé de telles fonctionnalités (« ExacTrac X-ray »), l'équipe devrait commencer à se familiariser avec leur utilisation. La localisation avec ExacTrac X-ray apporte un net avantage pour les traitements crâniens fractionnés et tous les traitements extracrâniens.


Responsabilités de BrainLAB 1. Support technique L'équipe de l'hôpital de Rangueil a fait part de ses préoccupations quant au manque de continuité et d'expérience de l'équipe de service et de support technique du Novalis. Il est capital que BrainLAB fournisse un niveau d’assistance à la mesure du nombre d'installations BrainLAB en France. Pour cela, au moins un ingénieur expérimenté doit se consacrer à plein temps uniquement au Novalis. À court terme, il peut être nécessaire de compléter le personnel du support technique français par des membres du support technique des États-Unis, jusqu'à ce que le personnel en France ait acquis une expérience suffisante pour pouvoir travailler de manière autonome. 2. Formation Il est capital que TOUS les membres de l'équipe Novalis (neurochirurgiens, oncologues radiothérapeutes, physiciens, dosimétristes, thérapeutes, etc.) reçoivent une formation initiale et continue adéquate, et il tient de la responsabilité du fournisseur de proposer des possibilités de formation. La formation représente traditionnellement un challenge pour les nouveaux utilisateurs du Novalis. BrainLAB propose actuellement une excellente formation à Chicago, et il est recommandé que plusieurs membres du programme de radiochirurgie la suivent ensemble. 3. Vérification de la dosimétrie Il existe quelque ambiguïté quant à savoir qui doit être responsable de l'évaluation des aspects dosimétriques du Novalis. En radiothérapie, le physicien médical en est traditionnellement responsable. Toutefois, pour des procédures spécialisées telles que la radiochirurgie stéréotaxique, qui nécessitent souvent des compétences expertes supplémentaires, le fournisseur devra partager certaines responsabilités et au minimum fournir une assistance quant à la façon de procéder aux mesures du faisceau. De plus, BrainLAB devrait énoncer bien clairement son rôle par rapport aux paramètres du faisceau. Les paramètres du faisceau ne doivent en aucun cas être approuvés implicitement ou explicitement si aucune validation n’a en fait été réalisée. 4. Perspectives Le Centre Régional de Radiochirurgie Stéréotaxique de l'hôpital de Rangueil occupe une position unique parmi les installations Novalis en ce sens qu'il s’agit d’un environnement dédié aux neurosciences, comportant une équipe remarquable et très respectée de neurochirurgiens, neuroradiologues, oncologues radiothérapeutes et physiciens médicaux. BrainLAB devrait saisir l’opportunité de coopérer avec ce Centre sous forme d’un authentique partenariat qui serve de modèle aux unités présentes et futures.

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Centre Régional de Radiochirurgie Stéréotaxique … · Le Novalis a été mis en service à l'hôpital de Rangueil en avril 2006, après avoir été soumis à une procédure minutieuse