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Planification du traitement



Une nécessité pour les traitements de radiothérapie modernes

Le système de planification de traitement, appelé TPS en anglais (treatment planning system), est un logiciel permettant de préparer un plan de traitement par irradiation en radiothérapie. Le TPS est devenu un outil indispensable à la radiothérapie moderne. Il permet le plus souvent :

La visualisation en 3D des images anatomiques du patient (multi-modalités : IRM, scanner et TEP).

Le recalage éventuel de 2 ou plusieurs jeux d’images indépendants.

La délinéation des volumes cibles et à risque.

La création d’une balistique de traitement (positionnement des faisceaux, choix de leur énergie, forme, etc).

Le calcul de la dose en 3D dans le patient, grâce à des algorithmes qui modélisent le dépôt d’énergie des particules mises en jeu dans les tissus.

La visualisation quantitative du dépôt de dose dans les organes sous forme d’histogramme dose volume (HDV). Le fonctionnement précis de ce logiciel nécessite un paramétrage important.

Le calcul de la dose dans le patient, à partir des images scanner, nécessite de connaître la courbe de conversion des Unités Hounsfield (UH, information contenue dans les images scanner) en densité électronique relative (information directement liée à la composition des tissus). Cette courbe est mesurée pour un scanner et une tension donnés, dans un « fantôme » contenant des inserts de densités électroniques différentes, afin de couvrir toutes les densités électroniques disponibles dans le corps humains.

Le TPS doit également « connaître » les propriétés de l’accélérateur. Débit de dose, énergie, homogénéité et symétrie des faisceaux, filtration, accessoires de collimation, etc, sont autant d’éléments pour lesquels il faut donner une description précise au TPS. Ce paramétrage est directement lié à l’étape de la recette d’une machine de traitement décrite ailleurs.

Dose_Poumon
Distribution de dose calculée par le logiciel de planification sur une coupe transverse des images scanner du patient.
IN2P3

Une fois paramétré pour les accélérateurs disponibles, le TPS permet de planifier les traitements. A partir des images volumiques du patient et des volumes à traiter ainsi que des OARs délinéés par le médecin radiothérapeute, le dosimétriste programme des faisceaux de traitement avec les bons paramètres : énergie, dimensions, orientation, filtre dynamique, etc, afin d’obtenir la meilleure distribution de dose possible pour le traitement. Le calcul de la dose repose sur des algorithmes capables de simuler l’interaction des photons et des électrons dans les tissus. Le plus précis est le code de simulation Monte Carlo, mais il est très couteux en temps de calcul. D’autres algorithmes sont proposés par les différents constructeurs d’accélérateurs médicaux, permettant un calcul de la dose relativement rapide avec une précision meilleure que 3%.