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Research

Variations anatomiques des organes pelviens au cours de la radiothérapie conformationnelle avec modulation d´intensité des cancers de la prostate

Variations anatomiques des organes pelviens au cours de la radiothérapie conformationnelle avec modulation d´intensité des cancers de la prostate

Anatomical variations of pelvic organs in patients with prostate cancer receiving intensity modulated radiotherapy

Fatma Dhouiba1,2, Nejla Fouratia1,2, Leila Farhat1,2, Tarek Sahnoun1,2, Wicem Siala1,2, Mourad Hadj Slimene2,3, Wafa Mnejja1,2, Jamel Daoud1,2

 

1Département d´Oncologie Radiothérapie, CHU Habib Bourguiba, Rue Al Firdaws, Sfax, Tunisie, 2Université de Sfax, Route de l´aéroport Km, Sfax, Tunisie, 3Département d´Urologie, CHU Habib Bourguiba, Rue Al Firdaws, Sfax, Tunisie

 

 

&Auteur correspondant
Fatma Dhouib, Département d´Oncologie Radiotherapie, CHU Habib Bourguiba, Rue Al Firdaws, Sfax, Tunisie

 

 

Résumé

Introduction: au cours de la radiothérapie, des variations anatomiques des organes pelviens inter et intra-fractions peuvent être observées. L´objectif de cette étude est d´évaluer ces variations au cours de la radiothérapie conformationnelle avec modulation d´intensité (RCMI) des cancers de la prostate.

 

Méthodes: dix patients ont été colligés dans cette étude. Cinq scanners dosimétriques hebdomadaires ont été refaits avec délinéation de la prostate et des organes pelviens (vessie et rectum). Les variations volumétriques de ces trois organes ainsi que le déplacement de l´isocentre de la prostate dans les trois axes de l´espace (X, Y, Z) ont été relevés.

 

Résultats: une diminution moyenne significative du volume prostatique de 18,82% ± 3,87% (p= 0,008) a été retrouvée à la fin du traitement. Des variations volumétriques significatives et aléatoires ont été observées au niveau des organes à risque avec une amplitude plus importante au niveau de la vessie par rapport à celle du rectum (-90,17 cc ± 151,56 cc et de -23,90 cc ± 35,42 cc, respectivement). Les changements du volume rectal ont été corrélés à un déplacement de l´isocentre de la prostate dans l´axe Y et l´axe Z avec une migration moyenne de +1,90 mm ± 3,36 mm et de -0,78 mm ± 1,21 mm respectivement.

 

Conclusion: la variation volumétrique du rectum au cours de la RCMI des cancers la prostate a été accompagnée d´un déplacement significatif de la prostate dans les axes Y et Z ce qui pourrait la faire sortir en partie du volume planifié initialement.


Introduction: during radiotherapy, interfractional and intrafractional anatomic variations in pelvic organs may be observed. The purpose of this study is to evaluate these variations in patients with prostate cancer receiving intensity-modulated radiotherapy (IMRT). Methods: ten patients were enrolled in this study. Five weekly dosimetry scans were performed with delineation of prostate and pelvic organs (bladder and rectum). Volumetric variations of these three organs as well as prostate isocenter shift along the three axes of space (X, Y, Z) were recorded. Results: a significant mean decrease in prostate volume of 18.82% ± 3.87% (p= 0.008) was found at the end of treatment. Significant and random volumetric variations were detected in organs at risk with a higher amplitude at the level of the bladder compared to those of the rectum (-90.17 cc ± 151.56 cc and -23.90 cc ± 35.42 cc, respectively). Changes in rectal volume were correlated with prostate isocenter shift along the Y and Z axes, with an average migration of +1.90 mm ± 3,36 mm and -0.78 mm ± 1,21 mm, respectively. Conclusion: volumetric variation of the rectum in patients with prostate cancers receiving IMRT was accompanied by a significant displacement of the prostate along the Y and Z axes, which could cause partial deviation of the initially established prostate volume.

Key words: Prostate cancers, anatomical modifications, intensity-modulated radiotherapy

 

 

Introduction    Down

La radiothérapie externe est l´une des principales options thérapeutiques du cancer localisé de la prostate quel que soit son groupe pronostique [1-3]. Le traitement des cancers de la prostate a fait l´objet de principaux progrès technologiques passant successivement de la radiothérapie conformationnelle tridimensionnelle (RT3D) à la modulation d´intensité (RCMI) et plus récemment le guidage par l´image (IGRT). Ces techniques innovantes de haute précision géométrique ont permis un ciblage précis du volume à irradier tout en épargnant les tissus sains avoisinants. Ceci a rendu possible l´escalade de dose progressive au niveau de la prostate dont l´intérêt pronostique a été prouvé, sans majoration des effets secondaires aigus et tardifs [4-6]. Au cours du traitement par radiothérapie, des variations anatomiques des organes pelviens inter et intra-fractions peuvent être observés. Ceci pourrait être susceptible d´altérer la couverture dosimétrique au niveau de la prostate et par conséquent le contrôle tumoral et/ou de majorer les doses aux organes à risque (OARs) et augmenter alors les toxicités et altérer la qualité de vie. L´IGRT a permis, grâce à des systèmes d´images volumiques en trois dimensions embarqués sur les accélérateurs linéaires (CBCT: Cone Beam Computed Tomography), de contrôler et corriger les erreurs liées aux variations volumétriques et aux mouvements des organes pelviens au cours des séances d´irradiation. Dans ce contexte nous proposons dans cette étude de quantifier les variations anatomiques au niveau de la prostate et des organes pelviens notamment la vessie et le rectum au cours du traitement par RCMI des cancers localisés de la prostate.

 

 

Méthodes Up    Down

Patients: dix patients atteints d´un cancer localisé de la prostate au cours du traitement par RCMI au service d´oncologie-radiothérapie du centre hospitalo-universitaire Habib Bourguiba de Sfax, Tunisie, entre 2016 et 2017, ont été inclus dans notre étude. Tous les patients ont reçu une hormonothérapie par les analogues de LHRH, associée à la radiothérapie, dont la durée dépendait du groupe à risque (selon la classification NCCN 2014). L´âge moyen des patients était de 71,7 ans (57-84 ans). Un taux de PSA moyen, au moment du diagnostic, était de 16,7 ng/ml (5-43 ng/ml).

 

Première étape: planification initiale du traitement: une première étape de planification du traitement a été effectuée chez tous les patients en suivant la procédure adoptée dans notre institution et inspirée des recommandations des sociétés savantes [7,8]. Le scanner dosimétrique a été réalisé avec une vessie en semi réplétion et un rectum vide si possible. La définition des volumes cibles (VC) ainsi que des OARs a été faite conformément aux recommandations du protocole GETUG-AFU 18 [7]. Les OARs délinéés ont été la paroi vésicale, la paroi rectale, les têtes et cols fémoraux, le canal anal, le bulbe pénien et l´intestin grêle (en cas d´irradiation ganglionnaire pelvienne). La délinéation a été faite par le même opérateur et validée par un deuxième pour minimiser les variations inter observateurs. Tous les patients ont été traités selon une technique de RCMI par 5 faisceaux de photons X de 18 MV avec une technique de boost intégré (SIB) chez 9 patients et séquentielle chez le patient ayant eu une irradiation pelvienne. Dans le cadre de l´implémentation de la RCMI dans notre département, nous avons adopté une stratégie d´escalade de dose progressive avec une dose moyenne de 76,4 Gy (74-77,7 Gy). L´optimisation de la distribution de dose a été faite selon le principe de la planification inverse.

 

Deuxième étape: partie expérimentale: chacun des dix patients a eu, après consentement, une imagerie tomodensitométrique de surveillance (CTs) le dernier jour des 5 premières semaines durant la période du traitement sauf un seul patient qui a refusé de réaliser le dernier scanner. Les CT hebdomadaires ont été réalisées dans les 30 minutes précédant ou suivant la fraction de traitement, dans la même position et avec les mêmes moyens de contention que le scanner initial (CTi) et ceci afin d´éviter les potentielles sources de biais. Le plan zéro de référence du scanner de surveillance a été défini comme étant l´isocentre du plan de traitement initial. Nous avons procédé à la fusion des CTs avec les CTi à l´aide d´une fusion automatique initiale suivie d´un ajustement manuel afin de minimiser l´écart entre l´image fixe et l´image déformable. Nous avons délinéé pour chaque patient et sur les différents CTs la prostate seule comme VC et la vessie et le rectum comme OARs. Le contourage de la prostate seule a été fait sans marge additionnelle pour pouvoir par la suite étudier ses variations anatomiques. Pour les OARs, seul le rectum et la vessie ont été étudié dans la mesure où ils sont les deux organes pelviens adjacents au VC et qui sont mobiles et peuvent subir des variations anatomiques tout au long du traitement. Nous avons délinéé la totalité de ces deux structures comme étant des organes et non pas des parois conformément aux recommandations du RTOG pour faciliter l´interprétation des résultats. Dans un deuxième temps, nous avons procédé à se limiter à la délinéation de la partie du rectum en regard de la prostate.

 

Recueil des données: pour chaque patient et sur les différents CTs nous avons relevé les données suivantes: le volume initial (Vi), le nouveau volume de chaque structure (Vn) sur les différents CTs, la variation (Vn - Vi), l´écart relatif (Vn-Vi)/Vi*100 et le déplacement du centre de masse de la prostate entre le CTi et chaque CTs dans les trois axes de l´espace: l´axe des X (latéro-médial), l´axe des Y (antéro-postérieur) et l´axe des Z (crânio-caudal). Les valeurs positives indiquaient un déplacement antérieur, supérieur ou droit.

 

Analyse statistique: pour les 10 patients, nous avons analysé 59 structures pour la prostate et 118 structures pour les OARs. L´analyse des données a été faite à l´aide du logiciel SPSS v20.0. Un test a été considéré statistiquement significatif pour une valeur de p <0,05. Une corrélation statistiquement significative a été considérée comme nulle si le coefficient de corrélation « r » était égal à 0, faible si 0

 

 

Résultats Up    Down

Variations volumétriques

Variations volumétriques de la prostate: une diminution moyenne du volume prostatique de 9,88 cc ± 2,79 cc (18,82% ± 3,87%) a été constatée à la fin du traitement, soit -0,26 cc ± 0,07 cc par jour (0,50% ± 0,10% par jour). La réduction du volume prostatique tout au long du traitement a été significative pour les dix patients mais variable d´un patient à un autre et d´un scanner à un autre chez le même patient. L´amplitude de la réduction du volume a été plus importante chez les patients avec un volume prostatique initial > 40 cc et pendant la première semaine du traitement (Figure 1).

 

Variations volumétriques des OARs: des modifications aléatoires des volumes vésical et rectal, ont été observées chez tous les patients durant la RCMI (Figure 2, Figure 3).

 

Pour le rectum: la variation globale moyenne du volume en totalité au cours du traitement a été de -23,90 cc ± 35,42 cc soit un pourcentage de -17,67% ± 28,79% (p <10-3). Pour la partie du rectum située en regard de la prostate, nous avons noté une diminution moyenne de 9,56 cc ± 18,18 cc soit un pourcentage de -11,25% ± 33,37% (p=0,003) (Tableau 1).

 

Pour la vessie: la variation globale moyenne du volume au cours du traitement a été de -90,17 cc ± 151,56 cc soit un pourcentage de -19,49% ± 61,66% (p=10-3).

 

Déplacements géométriques: une migration moyenne supra millimétrique de l´isocentre de la prostate vers l´avant, de +1,90 mm ± 3,36 mm, a été observée dans l´axe des Y. Le Tableau 2 montre les variations globales de l´isocentre de la prostate dans les 3 axes (X, Y et Z) tout au long de la période d´irradiation des 10 patients. Une forte corrélation significative (r = -0,65; p <10-3) a été constatée entre la variation positionnelle de la prostate dans l´axe des Y et la variation volumétrique du rectum au cours de l´irradiation. En étudiant la partie du rectum en regard de la prostate la corrélation était également significative (r = -0,56 ; p = <10-3). Cependant, il n´y avait aucune corrélation entre les modifications volumétriques de la vessie et les variations positionnelles de la prostate.

 

 

Discussion Up    Down

La radiothérapie conformationnelle avec modulation d´intensité constitue une évolution technologique majeure dans l´arsenal thérapeutique des cancers de la prostate. Elle a permis de réduire les toxicités liées à la radiothérapie grâce au fort gradient de dose entre le volume à traiter et les organes à protéger tout autour [9]. Ce gain en terme de toxicité a permis une escalade de dose au niveau de la prostate ce qui a amélioré d´une façon significative le taux de contrôle local et biochimique de la maladie [10,11]. La RCMI est devenue donc, une technique de choix pour le traitement des cancers localisés de la prostate [12]. En raison de la localisation anatomique de la prostate (au niveau de la partie inférieure de la vessie et devant le rectum), la réplétion physiologique de ces deux organes peut entraîner des variations aléatoires de sa position ainsi que de sa forme. Ceci pourrait modifier la dosimétrie planifiée au cours du traitement ce qui risquerait d´influencer aussi bien le contrôle local que les toxicités. Dans cette étude, une diminution moyenne significative du volume prostatique a été retrouvée à la fin du traitement. Des variations volumétriques significatives et aléatoires ont été observées au niveau des organes à risque avec une amplitude plus importante au niveau de la vessie par rapport à celle du rectum. Les changements du volume rectal ont été corrélés à un déplacement de l´isocentre de la prostate dans l´axe Y et l´axe Z.

 

Variations volumétriques des organes pelviens au cours de la RCMI: au cours de la RCMI des cancers de la prostate, nous avons constaté une réduction moyenne du volume prostatique statistiquement significative de 9,88 cc (-18,82%) à la fin du traitement, soit -0,26 cc par jour (0,50% par jour). Nos résultats sont concordants à ceux rapportés dans la littérature. En effet, selon Frank et al. le taux de réduction moyenne du volume prostatique était de -11,5% (4,9cc) à la fin du traitement soit 0,7% à 3,5% par semaine dans 53% des cas (N =15 patients) [13]. Des résultats similaires ont été rapportés par Roeske et al. et Tinger et al. traduisant une variation du volume prostatique de 15% et de 3% à 11% respectivement [14,15]. Cependant, pour Liu et Wu. la variation du volume de la prostate a été non statistiquement significative pour la moitié des patients de leur série (-0,22 cc ± 0,24 cc/jour, soit -0,10% ± 0,10% par jour). Pour la 2ème moitié, le volume prostatique a diminué d´une façon significative tout au long du traitement (-0,18 cc ± 0,10 cc/jour ou -0.39% ± 0,25% par jour) [16] (Tableau 3). Dans notre série, on a remarqué, en plus, que l´amplitude de la réduction du volume a été plus importante chez les patients ayant un volume prostatique initial 40 cc et pendant la première semaine du traitement qui pourrait être expliquée par les phénomènes inflammatoires cliniques qui apparaissent après la première semaine d´irradiation.

 

Pour les OARs, la variation globale moyenne du volume rectal dans notre étude était de -23,90 cc (-17,67%). L´amplitude était plus importante pour la vessie atteignant -90,17 cc (-19,49%). Ces variations ont été variables d´un patient à un autre pour les 2 organes et aléatoire chez le même patient. Ceci a été dans le même sens que les résultats de Tinger et al. qui ont constaté des écarts allant de 15% à 40% pour le volume de la vessie et de 6% à 28% pour le volume rectal. Ces variations volumétriques ont été également variables d´un patient à un autre [15]. Plus récemment, Chen et al. ont constaté, à travers leur étude menée sur 19 patients, que la variation du volume vésical au cours du traitement a été plus importante que celle du rectum avec une variation du volume normalisé à l´OAR correspondant sur le scanner de planification de 0,13-0,58 pour la vessie et de 0,12-0,50 pour le rectum [17]. Par ailleurs, d'autres études ont pu démontrer des tendances volumétriques tout au long du traitement. En effet, Lebesque et al. ont observé une diminution de 6% et 4% par semaine du volume du rectum et de la vessie, respectivement [18]. De même, Crook et al. ont noté une diminution moyenne du diamètre du rectum de 15 mm après 40 Gy [19]. Engels et al. ont pu individualiser deux groupes de patients: ceux ayant un rectum dit « stable » dont la variation volumétrique moyenne du rectum a été de 6,6 cc ±2,1cc et les patients ayant un rectum « instable » (ballonnements et/ou des flatulences quotidiens) dont la variation volumétrique moyenne du rectum a été plus importante, de 9,5 cc ±3,7cc [20] (Tableau 3).

 

Impact géométrique des variations anatomiques: les variations volumétriques aléatoires observées au niveau des organes pelviens auraient-elles un impact sur la position de la prostate? En effet, un déplacement moyen de l´isocentre de la prostate a été dans notre étude de +1,90 mm ± 3,36 mm, -0,78 mm ± 1,21 mm et -0,11 mm ± 0,46 mm respectivement dans les directions antéro-postérieure (AP), supéro-inférieure (SI) et latérale (LR). Zelefsky et al. ont observé également un déplacement moyen du centre de masse de la prostate pour tous les patients (N=61) de 1,2 mm ±2,9 mm, 0,5 mm ±3,3 mm et 0,6 mm ±0,8 mm respectivement dans les directions AP, SI et LR [21]. De même, les variations positionnelles de la prostate étaient plus importantes dans la direction AP que dans les autres directions pour Song et al. [22] (Tableau 4). Les premières études qui se sont intéressées à étudier les mouvements internes des organes pelviens ont montré que le changement de la position de la prostate au cours du traitement était largement influencé par les modifications du remplissage physiologique de la vessie et du rectum [23,14]. D´autres études ont par la suite montré que la modification du volume rectal a un impact plus important sur le mouvement de la prostate que la variation du volume de la vessie [21,24]. Engels et al. ont constaté que les déplacements prostatiques dans la direction AP étaient plus importants chez les patients ayant un rectum « instable » que chez ceux ayant un rectum « stable » (p < 0,01) [20]. De même, dans notre étude, une corrélation statistiquement significative a été retrouvée entre la variation positionnelle de la prostate (dans l´axe Y ainsi que dans l´axe Z) et la variation volumétrique du rectum au cours de l´irradiation. L´augmentation du volume du rectum a été associée à un déplacement moyen postérieur de la prostate. Ces mêmes résultats ont été retenus en étudiant uniquement le segment du rectum situé en regard de la prostate. Il semble que les variations positionnelles de la prostate au cours du traitement ne dépendraient pas uniquement des variations volumétriques du rectum. D´autres facteurs pourraient être impliqués dont le déplacement de la paroi antérieure du rectum qui est en contact avec la prostate.

 

Impact clinique des variations anatomiques: les variations positionnelles de la prostate en rapport avec les modifications anatomiques du rectum pourraient-elles impacter et modifier la dosimétrie initialement planifiée? En effet, deux essais randomisés de phase III évaluant une escalade de dose pour le traitement des cancers localisés de la prostate ont démontré qu´une distension rectale lors de la planification initiale du traitement a été responsable d´une diminution du contrôle biochimique et clinique à 5 ans de 15 à 29%. Cependant le risque de rectite post-radique de grade 2 a été moins élevé [25,26]. Pour tenir compte des modifications anatomiques au cours du traitement, il serait alors nécessaire d´augmenter d´avantage les marges du volume cible prévisionnel (PTV) par rapport au volume cible anatomoclinique (CTV) ce qui risquerait de majorer les toxicités au niveau des OARs. Le contrôle des changements anatomiques observés au niveau des organes pelviens au cours du traitement est rendu aujourd´hui possible grâce aux nouvelles techniques de radiothérapie notamment celle guidée par l´image (IGRT) afin de corriger les éventuelles modifications anatomiques et réduire les marges du PTV offrant ainsi une meilleure protection des OARs. L´intérêt de l´IGRT dans le traitement des cancers de la prostate a été démontré par les travaux de Zelefsky et al. avec une réduction significative des toxicités génito-urinaires tardives de grade ≥2 de 10% (p= 0,02) et une augmentation significative des taux de contrôle biochimique de 19,3% passant de 77.7% à 97% (p= 0,05) [27].

 

Limites: la présente étude pourrait être limitée en termes d´applicabilité et de généralisation en raison du petit nombre de participants. En raison de la petite taille de l´échantillon, les résultats de cette étude peuvent ne pas être représentatifs du nombre total de patients irradiés pour des cancers localisés de la prostate.

 

 

Conclusion Up    Down

La prostate diminue de volume au cours de la RCMI. L´amplitude de la réduction était plus importante chez les patients avec un volume prostatique initial > 40 cc et pendant la première semaine du traitement. Pour les OARs, les variations volumétriques sont aléatoires au cours du temps et plus importantes pour la vessie que pour le rectum. Les modifications anatomiques du rectum au cours de l´irradiation est accompagnée d´un déplacement significatif de la prostate dans les axes Y et Z ce qui pourrait la faire sortir en partie du volume planifié initialement. Il serait alors intéressant d´étudier l´impact dosimétrique de ces modifications anatomiques aussi bien sur la couverture du volume cible que sur les contraintes de dose aux OARs notamment le rectum et la vessie.

Etat des connaissances sur le sujet

  • La RCMI est devenue une technique de choix pour le traitement des cancers localisés de la prostate.
  • Au cours de la RCMI, des variations anatomiques des organes pelviens inter et intra-fractions peuvent être observés.

Contribution de notre étude à la connaissance

  • La prostate diminue de volume au cours de la RCMI avec une amplitude plus importante chez les patients avec un volume prostatique initial > 40 cc et pendant la première semaine du traitement.
  • Les variations volumétriques des organes à risque sont aléatoires au cours de la RCMI.
  • Les modifications anatomiques du rectum au cours de l´irradiation sont accompagnées d´un déplacement significatif de la prostate dans les axes Y et Z ce qui pourrait la faire sortir en partie du volume planifié initialement.

 

 

Conflits d'intérêts Up    Down

Les auteurs ne déclarent aucun conflit d´intérêts.

 

 

Contributions des auteurs Up    Down

Tous les auteurs ont lu et approuvé la version finale du manuscrit

 

 

Tableaux et figures Up    Down

Tableau 1: variations volumétriques du rectum au cours de la RCMI selon deux méthodes de délinéation

Tableau 2: variations en mm de l´isocentre de la prostate au cours de la RCMI

Tableau 3: variations volumétriques des organes pelviens selon les résultats des principales études

Tableau 4: variations positionnelles de la prostate selon les résultats des principales études

Figure 1: variation hebdomadaire du volume de la prostate au cours de la RCMI

Figure 2: variation hebdomadaire du volume rectal (a) et du volume vésical (b) au cours de la RCMI

Figure 3: exemple de variation volumétrique du rectum (a) et de la vessie (b) au cours de la RCMI

 

 

Références Up    Down

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