FR2839894A1 - Integrated radiotherapy equipment for obtaining instant diagnostic images, comprises five sources of photon beams on rotating frames and six sources of photon beams on fixed porticos - Google Patents

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Abstract

The equipment has five or other odd number of photon beams sources mounted on rotating frames guided by 4-D radioscanography and used for multi-beam orthovoltage isotropic cyclotherapy. These beams are used in combination with six sources of photon beams (8,9,10,11,12,13) mounted on fixed frames (15,16;17,18;19,20) which may however be rocked laterally.

Description

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Procédés, appareils de Cyclothérapie image-guidée et mode d'obtention d'images scanographiques diagnostiques instantanées pour la planif ication et la dosimétrie en ligne
1. Domaine technique La présente invention concerne non seulement une pluralité d'appareils de tomodensitométrie volumétrique et de Radiothérapie guidée en permanence par radioscanographie multicoupes isotropique instantanée et par radioscanométrie, dont le portique rotatifcomprend un nombre d'odd des sources multiples associées à un système d'imagerie de contrôle des caractéristiques dosimétriques de l'énergie de traitement ; mais, également des procédés de mise en #uvre d'acquisition des données anatomiques et des contours du volume cible, en vue d'une optimisation balistique de la délivrance par faisceaux externes simultanés multiples de la dose d'irradiation thérapeutique ainsi que de vérification réitérée par des méthodes scanographiques 3-D, dynamiques, à des fins d'actes de Radiothérapie de conforma- tion de très haute précision, de la mise en place par simulation clinique et modélisation comportementalephysiologique.
Methods, image-guided Cyclotherapy apparatus and mode for obtaining instant diagnostic CT images for online planning and dosimetry
TECHNICAL FIELD The present invention relates not only to a plurality of volumetric computed tomography apparatus and to continuous guided radiotherapy by instantaneous isotropic multislice radioscanography and radioscanometry, whose rotational gantry includes a number of odds of multiple sources associated with a radiotherapy system. control imaging of the dosimetric characteristics of the processing energy; but also methods of implementing the acquisition of the anatomical data and the contours of the target volume, with a view to a ballistic optimization of the multiple simultaneous external beam delivery of the therapeutic irradiation dose as well as of repeated verification. by 3-D dynamic scanning methods, for the purpose of highly accurate conformation radiotherapy, clinical simulation and behavioral modeling.

2. Etat de la technique La Radiothérapie est, du point de vue des seuls concepts techniques, en évolution constante ne fusse qu'en raison des adaptations nécessaires liées à l'homogénéisation des réglementations et au développement des techniques d'irradiation. Mais, les évaluations de l'efficacité réelle des rayons et le développement de la radiovigilance à long terme ne vont pas toujours dans le sens du premier constat, si ce n'est plutôt l'évidence d'un accroissement des coûts margi- naux de cette quête de perfection. L'arsenal thérapeutique des cancers utilise en effet, dans environ 60 % des cas dont 2/3 environ sont actuellement guéris, le traitement aux radiations. Ceci constitue néanmoins un pallier atteint depuis déjà un moment. Il est pourtant possible d'aller au-delà de ce ratio thérapeutique, en améliorant notamment la visée balistique et la différentielle entre dose tumorale et dose aux tissus environnants non-impliqués dans le processus tumoral. C'est le concept de Radiothérapie de conformation qui a fait naître cette nouvelle espérance. 2. State of the art Radiotherapy is, from the point of view of the only technical concepts, in constant evolution was only because of the necessary adaptations related to the homogenization of the regulations and the development of the techniques of irradiation. But evaluations of the actual effectiveness of radiation and the development of long-term radiovigilance do not always go along with the first finding, if it is not rather obvious that the marginal costs of this quest for perfection. The therapeutic arsenal of cancers uses, in about 60% of the cases of which approximately 2/3 are currently cured, the radiation treatment. This nonetheless constitutes a step reached for a while now. It is nevertheless possible to go beyond this therapeutic ratio, notably by improving the ballistic aim and the difference between tumor dose and dose to the surrounding tissues not involved in the tumor process. It is the concept of Conformational Radiotherapy that has given birth to this new hope.

L'objectif de la présente invention est justement de partir sur la base du tout The objective of the present invention is precisely to leave on the basis of the whole

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nouveau concept de guidance CT du dispositif dit Bilinac Imatron du brevet déposé il y a un an sous le n 01/01133 pour réduire encore plus, avec des techniques encore plus précises de traitement aux radiations, l'intervalle de fluctuation de la dose dans des régions spécifiques du corps autour d'une lésion cible donnée, sachant que les rayons X à dose élevée possèdent un potentiel pour réduire chez un grand nombre des patients à la fois la mortalité et la morbidité ; ceci, à condition que la délivrance des rayons soit la plus précise possible. La source des radiations peut avoir la forme des faisceaux externes des particules ionisantes ou mieux celle, du point de vue du dépôt d'énergie radiante, des sources radioactives internes au patient. Seuls les faisceaux externes, usuellement produits par des machines agissant en tant qu'accélérateurs des particules, télécuriethérapie ou jadis des rayons X d'orthovoltage, ont un intérêt dans la description de la simulation clinique et de la modélisation comportementalephysiologique du traitement.  new concept of CT guidance of the Bilinac Imatron device of the patent filed a year ago under No. 01/01133 to further reduce, with even more precise radiation treatment techniques, the range of dose fluctuation in specific regions of the body around a given target lesion, given that high-dose X-rays have the potential to reduce mortality and morbidity in a large number of patients; this, provided that the delivery of the rays is as accurate as possible. The source of the radiation may be in the form of the external beams of the ionizing particles or better, from the point of view of the radiation energy deposit, the radioactive sources internal to the patient. Only external beams, usually produced by machines acting as particle accelerators, telechiotherapy or formerly orthovoltage X-rays, have an interest in the description of the clinical simulation and the physiological behavioral modeling of the treatment.

La Radiothérapie par faisceau(x) externe(s) est réalisée avec plusieurs types des radiations ionisantes, dont approximativement 80 % des patients sont traités aux photons. Néanmoins, les reliquats tumoraux de cette photonthérapie sont en général traités en surimpression aux électrons. Il existe par ailleurs des installations de neutronthérapie, de protonthérapie, voire d'ions lourds, qui ont, en tant qu'accélérateurs des particules, servi dans le monde et leurs dernières sophistications très onéreuses accentuent encore la concentration parallèlement à la pénurie des moyens logistiques sanitaires pour faire face au cancer. Pourvoir, face aux questions brûlantes de réduction des coûts de la santé, à cet état de carence relative est un autre des objectifs de l'élaboration d'un outil passe partout et d'un prix d'acquisition et de maintenance raisonnable. On sait par ailleurs que les grands obstacles à la grande diffusion de la Radiothérapie sont, sans compter le coût de revient des actes, celui de fonctionnement des installations et de leurs dépendances, une technique parfaite et une dosimétrie précise. External beam radiotherapy (x) is performed with several types of ionizing radiation, of which approximately 80% of patients are photon-treated. Nevertheless, the tumor residues of this photon therapy are generally treated with electron overprinting. There are also facilities for neutron therapy, proton therapy, and even heavy ions, which, as particle accelerators, have been used around the world, and their latest, very expensive sophistications are further accentuating the concentration along with the shortage of logistics. sanitary facilities to cope with cancer. Providing, in the face of the burning questions of reducing health costs, to this state of relative deficiency is another of the objectives of the development of a tool goes everywhere and a reasonable price of acquisition and maintenance. We also know that the major obstacles to the widespread diffusion of radiation therapy are, besides the cost price of the acts, the operation of the facilities and their dependencies, a perfect technique and a precise dosimetry.

Par ailleurs, le rôle de la prévision des meilleures conditions de déroulement du traitement est dans l'art d'aujourd'hui dévolu à la planification assistée par ordina- teur des traitements aux radiations. Ce processus de préparation de traitement consiste d'abord à caractériser l'anatomie individuelle du patient (ceci est plus souvent réalisé en utilisant non seulement un examen séparé de tomographie calculée [CT], mais aussi en déterminent la forme, l'intensité, ainsi que le positionnement des sources des radiations avec références aux données provenant des sites et des appareils différents ; et en calculant ensuite malgré tout sur un autre Moreover, the role of the prediction of the best treatment conditions is in today's art of computer-assisted planning of radiation treatments. This process of treatment preparation consists first of all in characterizing the patient's individual anatomy (this is more often done using not only a separate computed tomography (CT) examination, but also determining its shape, intensity, that the positioning of the sources of radiation with references to data from different sites and devices, and then calculating after all on another

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appareil la distribution de la dose de radiations absorbées par le patient). Pour calculer la dose dans le corps du patient, les méthodes les plus couramment utilisées sont basées sur les mesures de la dose faite dans une boîte d'eau. Les hétérogénéités, tels que les os et les voies aériennes, sont traitées de façon approximative ou sont tout simplement ignorées. Il n'y a donc pas de symétrie complète entre la situation simulée et la réalité de ce qui est simulée, ni entre la représentation que l'on s'efforce de se faire et le réel. On ne peut donc pas prévoir correctement et de façon exacte le résultat, ni dans le temps ni dans l'espace, de ce que l'on a mis en oeuvre !
2. 1. - Concept de thérapie image-guidée Le concept de thérapie image-guidée de l'art comprend un ensemble de tâches qui sont exécutées, eu égard aux mouvements volontaires ou involontaires de l'objectif, aussi bien en pré- et intra-opératoire afin d'aboutir à une véritable modélisation comportementale physiologique. Ces tâches comprennent l'acquisition d'images ainsi que leurs variabilités au cours du temps, la description, la planification de traitement, et la navigation dans un réseau PACS éventuel. Le concept de thérapie image guidée exige en revanche que des coupes tomodensitométriques CT ou RMN soient obtenues, généralement en apnée forcée.
apparatus the distribution of the dose of radiation absorbed by the patient). To calculate the dose in the patient's body, the most commonly used methods are based on measurements of the dose made in a water box. Heterogeneities, such as bones and airways, are treated roughly or are simply ignored. There is therefore no complete symmetry between the simulated situation and the reality of what is simulated, nor between the representation that one strives to make and the real. We can not predict accurately and accurately the result, neither in time nor in space, of what we have implemented!
2. 1. Concept of image-guided therapy The concept of image-guided therapy of art includes a set of tasks that are performed, with regard to voluntary or involuntary movements of the objective, both pre- and intra- -operative in order to achieve a true physiological behavioral modeling. These tasks include acquiring images as well as their variability over time, description, treatment planning, and navigation into a prospective PACS network. The concept of guided image therapy, on the other hand, requires CT or NMR tomodensitometric sections to be obtained, usually in forced apnea.

Situation dont on sait qu'elle n'est pas physiologique ! Sur la base des images 3D, obtenues en préopératoire, ces images numérisées délivrées à partir des dispositifs de balayage vers des consoles spécialisées sont ensuite utilisées en différé pour guider l'intervention dans les différentes salles d'opération ou dans les salles de radiothérapie. Il est évident qu'une application quotidienne réussie de cette technologie requiert une infrastructure spécialisée qui partage beaucoup de compo- sants avec un système d'archivage départemental associé à un système de communication (PACS). Dans ces conditions, la planification de la thérapie nécessite une description et une analyse, qui sont, réalisées sur différentes consoles travaillant en réseau, selon les exigences spécifiques d'un cas donné. La performance en salle d'opération ou dans celle de radiothérapie d'une thérapie image-guidée est réalisée avec les instruments de navigation qui harmonisent pour le patient le plan thérapeutique dans un environnement contrôlé. La superposition des images multiples ainsi que l'interaction avec les consoles spécialisées sont intégrées à la routine clinique. Parmi les nouvelles innovations, jugées les plus édifiantes et les plus importantes, il y a la fusion en temps réel des images ultrasonographiques (US) avec des modèles 3D de la géométrie du patient telle qu'elle est réalisée avec les Situation that we know is not physiological! On the basis of 3D images, obtained preoperatively, these digitized images delivered from the scanning devices to specialized consoles are then used in a later stage to guide the intervention in the different operating rooms or in the radiotherapy rooms. It is obvious that a successful daily application of this technology requires a specialized infrastructure that shares many components with a departmental archiving system associated with a communication system (PACS). Under these conditions, the planning of the therapy requires a description and an analysis, which are performed on different consoles working in a network, according to the specific requirements of a given case. The performance in the operating room or radiotherapy of image-guided therapy is performed with navigation instruments that harmonize the patient's therapeutic plan in a controlled environment. Multiple image overlay and interaction with specialized consoles are integrated into the clinical routine. Among the new innovations, considered the most edifying and the most important, there is the real-time fusion of ultrasonographic (US) images with 3D models of the patient's geometry as it is performed with the

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coupes scanographiques, les images RMN, ou la fusion des deux. Les images US servent en général à actualiser la base des données des images stockées et exigent pour être utiles, selon John W. Haller et coll. (2001), une fusion multimodalité instantanée.  CT sections, NMR images, or the fusion of the two. US images generally serve to refresh the database of stored images and require to be useful, according to John W. Haller et al. (2001), an instantaneous multimodality fusion.

2. 1.1. - Systèmes image-guidés en réseau Les départements modernes de Radiologie disposent des radioscanners CT et des imageurs RMN. Les appareils d'imagerie multicoupes CT et RMN à gradients rapides sont utilisés pour obtenir, au cours des examens préopératoires, des images. 2. 1.1. - Image-Guided Networking Systems The modern Radiology Departments have CT and NMR scanners. CT and fast gradient multi-slice CT imaging devices are used to obtain images during pre-operative examinations.

Toutes ces données sont transmises via des interfaces DICOM (digital imaging and communications in medicine) vers des archives PACS et, ensuite, dans le réseau local (LAN, Local area network) en vue de la thérapie image-guidée. La connexion des appareils d'imagerie et des interfaces PACS est, dans une perspective pratique, l'aspect le plus important en ce qui concerne la thérapie image-guidée, en particulier pour la chirurgie. Presque n'importe quel appareil d'imagerie, lorsque correctement connecté et interface, peut procurer des données nécessaires à exécuter une thérapie image-guidée, une fois qu'un protocole approprié d'intervention et des procédures de calibration ont été établis. C'est pourquoi les techniciens de Radiologie doivent être, selon John W. Haller (2001), informés des exigences strictes du protocole d'intervention destinée à réduire l'immixtion de l'erreur humaine, voire même celle conjointe de la machine ou des machines. All these data are transmitted via DICOM interfaces (digital imaging and communications in medicine) to PACS archives and then in the local area network (LAN) for image-guided therapy. The connection of imaging devices and PACS interfaces is, in a practical perspective, the most important aspect of image-guided therapy, especially for surgery. Almost any imaging device, when properly connected and interfaced, can provide the data needed to perform an image-guided therapy, once an appropriate intervention protocol and calibration procedures have been established. This is why Radiology technicians must be, according to John W. Haller (2001), informed of the strict requirements of the protocol of intervention intended to reduce the interference of human error, or even that joint of the machine or machines.

Sinon pour les mesures directes de la dose d'irradiation thérapeutique, le transport de Monte-Carlo est, pensent Chandler et coll., considéré actuellement comme la méthode de l'art la plus exacte pour déterminer les distributions de la dose en milieux hétérogènes. Dans cette méthode de transport de Monte-Carlo, un ordinateur est utilisé séparément pour simuler le passage des particules à travers un objet d'intérêt (William P. Chandler et coll. : PCTIUS 97/03328). Ce sont les effets des radiations sur l'organisme qui, en tant que dose des radiations, sont ainsi quantifiés. Alternatively, for direct measurements of the therapeutic irradiation dose, Monte-Carlo transport is, according to Chandler et al., Currently considered to be the most accurate method of the art for determining dose distributions in heterogeneous media. In this Monte Carlo transport method, a computer is used separately to simulate the passage of particles through an object of interest (William P. Chandler et al .: PCTIUS 97/03328). It is the effects of radiation on the body which, as a dose of radiation, are thus quantified.

La dose des radiations absorbées est donc définie comme le rapport d'énergie déposée par unité de masse des tissus. Puisque les tumeurs et les structures sensibles sont souvent localisées dans une proximité étroite, l'exactitude de calcul des distributions de la dose est donc éminemment importante, dans la mesure où les résultats en dépendent. Le but de la thérapie aux radiations est donc de délivrer avec précision une dose létale à la tumeur, tout en maintenant un niveau de dose acceptable sinon très inférieure dans les structures sensibles environnantes. Si cet objectif est facilement atteint avec la curiethérapie interstitielle ou intracavitaire, on The dose of absorbed radiation is therefore defined as the ratio of energy deposited per unit mass of tissues. Since tumors and sensitive structures are often located in close proximity, the computational accuracy of dose distributions is therefore eminently important, as the results depend on them. The goal of radiation therapy is therefore precisely to deliver a lethal dose to the tumor, while maintaining an acceptable level, if not much lower, in the surrounding sensitive structures. If this goal is easily achieved with interstitial or intracavitary brachytherapy,

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en est loin avec les faisceaux d'irradiation externe, où la philosophie d'affaiblissement en profondeur de la dose bute sur un certain nombre des limites radiobiologiques, pour permettre par le fractionnement l'occurrence de la réparation tissulaire dont la cinétique est plus élevée pour les tissus. Le but de la présente invention est donc de réaliser des conditions d'irradiation proches sinon meilleures qu'une curiethérapie interstitielle ou intracavitaire.  is far from it with the external radiation beams, where the philosophy of weakening the depth of the dose abuts on a certain number of the radiobiological limits, to allow by the fractionation the occurrence of the tissue repair whose kinetics is higher for tissues. The object of the present invention is therefore to achieve irradiation conditions close to or better than interstitial or intracavitary brachytherapy.

2. 1.2. Avènement de l'imagerie scanographique, en Radiothérapie La Radiothérapie a certes fait depuis longtemps la preuve de son efficacité à détruire certaines cellules tumorales et comporte actuellement dans son arsenal, en cours d'évaluation ou de développement, la modulation d'intensité et la tomothérapie. 2. 1.2. The advent of radiotherapy imaging in radiotherapy Radiation therapy has long proved its effectiveness in destroying certain tumor cells and currently includes in its arsenal, during evaluation or development, intensity modulation and tomotherapy. .

L'envers de la médaille est que cette efficacité s'exerce aussi au détriment des tissus sains avoisinants, d'où des effets secondaires sont parfois si marqués qu'ils imposent l'arrêt du traitement. Un écueil qui peut être désormais dans l'art contourné grâce à la radiothérapie d'intensité modulable sur laquelle nous reviendrons plus en détail. The other side of the coin is that it also works to the detriment of healthy neighboring tissues, so side effects are sometimes so severe that they stop treatment. A pitfall that can now be in the art bypassed by modulable intensity radiation therapy to which we will return in more detail.

Sachant qu'en Radiothérapie dynamique la distribution de la dose délivrée au patient dépend non seulement des caractéristiques des faisceaux externes utilisés mais aussi de la forme et de la composition du corps au voisinage de la région traitée. Ce n'est que depuis l'apparition des scanographes que l'on est capable de connaître précisément la forme, la position et la densité des hétérogénéités autour de la cible. Il faut certes mettre à profit ces nouveaux outils ; mais encore faut-il, comme nous allons nous en rendre compte ci-après, que les conditions d'acquisition et d'exploitation des images scanographiques respectent des règles spécifiques de symétrie parfaite entre l'objet et sa représentation. L'on sait par ailleurs que les méthodes de détermination de la dose reposent encore sur des calculs géométriques où la profondeur des points d'intérêt est exprimée en "épaisseur équivalent-eau" obtenue à partir des distances géométriques corrigées par la densité électronique.  Knowing that in Dynamic Radiation Therapy the distribution of the dose delivered to the patient depends not only on the characteristics of the external bundles used but also on the shape and composition of the body in the vicinity of the treated area. It is only since the appearance of the scanners that one is able to know precisely the form, the position and the density of the heterogeneities around the target. We must certainly take advantage of these new tools; but it is also necessary, as we will realize below, that the conditions of acquisition and exploitation of the CT images respect specific rules of perfect symmetry between the object and its representation. It is also known that the methods for determining the dose are still based on geometric calculations where the depth of the points of interest is expressed in "water-equivalent thickness" obtained from the geometric distances corrected by the electronic density.

Ces calculs nécessitent, au jour d'aujourd'hui, le contourage préalable (statique) de la surface externe du corps et la détermination des principales hétérogénéités dans le champ. Sur des systèmes plus récents de l'art, c'est la matrice de voxels constituée à partir des images obtenues dans des coupes adjacentes qui est, comme tel, exploitée en différée. Les autres formes d'imagerie, l'imagerie par résonance magnétique (nucléaire) en particulier, viennent seulement en complément pour améliorer le repérage des structures cibles et des organes à risque, mais elles n'apportent pas d'informations aussi pertinentes pour le calcul des doses que celles These calculations require, as of today, the preliminary (static) contouring of the external surface of the body and the determination of the main heterogeneities in the field. On more recent systems of the art, it is the matrix of voxels constituted from the images obtained in adjacent sections which is, as such, exploited at a later date. Other forms of imaging, magnetic resonance imaging (nuclear) in particular, are only complementary to improve the identification of target structures and organs at risk, but they do not provide information as relevant for the calculation. doses than those

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obtenues même en différée par scanographie. En effet, couplées grâce aux techniques de recalage et de fusion aux images scanographiques, les hétérogénéités y présentent un intérêt considérable, mais restent malgré tout des situations jugées à distance les unes des autres en n'intégrant pas dans le concept de conformation la notion dynamique fondamentale de l'évolutivité dans le temps de toutes ces situations cliniques.  obtained even by deferred scanning. Indeed, coupled by the techniques of registration and fusion with CT images, the heterogeneities are of considerable interest, but still remain situations judged at a distance from each other by not integrating into the concept of conformation the dynamic notion. fundamental evolution over time of all these clinical situations.

2. 2. - Le concept technique de Radiothérapie de conformation La Radiothérapie conformationnelle dynamique requiert sinon un équipement et une méthodologie parfaits permettant, en vue d'optimiser par une étude balistique à réglage instantané millimétrique fin la balistique et la stratégie thérapeutique, la matérialisation précise in situ de la cible plutôt que celle traditionnellement superficielle de l'art antérieur qui procède, pour réaliser la technique dite des feux croisés , par portes d'entrées des rayons d'un faisceau unique orienté différemment dans le temps. En faisant un écart de pensée par rapport à la balistique rigide et inflexible de l'art actuel, nous avons introduit la simultanéité des plusieurs faisceaux synchrones d'irradiation thérapeutique avec le dispositif dit Bilinac Imatron du brevet n 01/01133. C'est pourquoi ayant par ailleurs situé la sémiotique radiologique comme une infrastructure des sciences radiologiques, nous ne voyons pas d'un bon #il le glissement vers le tout virtuel de l'art ancien ignorant l'objet réel ainsi que la symétrie nécessaire de la transformation objet représentation. Cette question est au centre de la confrontation de l'objet précis, la lésion à détruire, avec sa représentation, le volume cible, lieu géométrique et lieu où le formalisme de l'art s'élabore en même temps que se construit une articulation théorique à la pratique signifiante étudiée ; cette question essentielle dont la nonrésolution réduit énormément la portée et la scientificité de la simulation dite virtuelle, telle qu'elle se pratique aujourd'hui ; car, il y a un préalable : celui de devoir reconnaître un jour une certaine vulnérabilité, à savoir que nous sommes, avec tout cet arsenal de Radiothérapie, en train de viser sur une cible constamment mouvante et qu'il faut nous donner en conséquence les moyens, non pas de supprimer ce qui est physiologique, le mouvement, mais de le quantifier exactement à tout moment pour agir en conséquence avec plus de précision. Cette nouvelle définition introduit un caractère dynamique : une transformation, une évolution dans l'espace et le temps. C'est de la modélisation comportementale physiologique qu'il 2. 2. - The technical concept of Conformal Radiotherapy Dynamic conformational radiotherapy requires otherwise a perfect equipment and methodology allowing, with a view to optimizing the ballistics and the therapeutic strategy, precise materialization by an infinitely adjustable millimetric ballistic study. in situ of the target rather than that traditionally superficial of the prior art which proceeds, to achieve the so-called crossfire technique, by entrance gates of the beams of a single beam oriented differently in time. By deviating from the rigid and inflexible ballistics of current art, we have introduced the simultaneity of the several synchronous beams of therapeutic irradiation with the so-called Bilinac Imatron device of the patent n 01/01133. This is why, having also placed radiological semiotics as an infrastructure of the radiological sciences, we do not see a good way of slipping towards the virtual whole of ancient art, ignoring the real object as well as the necessary symmetry of the object representation transformation. This question is at the center of the confrontation of the precise object, the lesion to be destroyed, with its representation, the target volume, geometric place and place where the formalism of art is elaborated at the same time as a theoretical articulation is constructed. to the significant practice studied; this essential question whose nonresolution greatly reduces the scope and the scientificity of the so-called virtual simulation, as it is practiced today; because, there is a prerequisite: that of having to recognize one day a certain vulnerability, namely that we are, with all this arsenal of Radiotherapy, aiming at a constantly shifting target and that we must give ourselves accordingly. means, not to suppress what is physiological, movement, but to quantify it exactly at any time to act accordingly with more precision. This new definition introduces a dynamic character: a transformation, an evolution in space and time. It's physiological behavioral modeling that he

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s'agit dans ces propos. Or, sous la forme d'une multitude d'algorithmes, seul subsiste le formalisme mathématique autocensuré de l'art actuel sur des impressions figées d'un instant donné. Dans ce qui suit, nous indiquerons, sans la contrepartie de l'objectivation précise de la cible, quelques moments de l'opération de simulation de l'art ancien qui l'ont conduit ou ne l'ont pas conduit au lieu que nous venons d'esquisser, à savoir la visée sans la matérialisation précise de la cible visée dont le risque le plus immédiat est le biais de visée, sur lequel nous reviendrons plus en détail. La simulation doit pourtant rechercher, comme dans l'exemple de l'irradiation d'intensité modulable, IMRT ou RIM, décrit ci-après, une représentation d'un objet, le volume cible (c'est au sens des stoïciens, signe qui établit une relation entre deux termes dont l'un évoque l'autre de façon singulière, à condition que ces termes soient concomitants. Ce n'est donc pas du tout dans un quelconque arbitraire que l'on trouvera cette symétrie et cette précision), afin d'en optimiser la visée balistique et de mettre à jour, comme nous le verrons également, la présence éventuelle des biais de visée (cf. figure la).  is in these words. Now, in the form of a multitude of algorithms, only the self-censored mathematical formalism of current art subsists on frozen impressions of a given moment. In what follows, we will indicate, without the counterpart of the precise objectivation of the target, some moments of the simulation operation of the ancient art that led him or did not lead him to the place we have just to sketch, namely the aim without the precise materialization of the targeted target whose most immediate risk is the sighting bias, to which we will return in more detail. The simulation must nevertheless seek, as in the example of the modulable intensity irradiation, IMRT or RIM, described below, a representation of an object, the target volume (in the sense of the Stoics, a sign which establishes a relation between two terms, one of which evokes the other in a singular way, provided that these terms are concomitant, so it is not at all arbitrary that we find this symmetry and this precision), in order to optimize the ballistic aim and to update, as we will also see, the possible presence of sighting biases (see figure la).

2. 2.1. - Les techniques des faisceaux à intensité modulée (IMRT ou RIM) Un ordinateur divise, dans toutes ces techniques, la zone à irradier en champs, euxmêmes subdivisés en segments, et simule pour chaque champ et chaque segment, toutes les irradiations possibles. Un plan d'irradiation sur mesure peut ainsi être établi, en augmentant l'intensité des rayonnements traversant la tumeur et en diminuant celle des rayonnements passant en tissu sain. Cette radiothérapie d'intensité modulable (ou RIM) permettrait ainsi de délivrer précisément la dose indiquée à l'endroit où elle est nécessaire et voulue. 2. 2.1. - Modulated intensity beam techniques (IMRT or RIM) A computer divides, in all these techniques, the area to be irradiated in fields, themselves subdivided into segments, and simulates for each field and each segment, all the possible irradiations. A tailored irradiation plan can thus be established by increasing the intensity of the radiation passing through the tumor and decreasing that of radiation passing into healthy tissue. This modulable intensity radiation therapy (or RIM) would thus deliver exactly the indicated dose where it is needed and wanted.

Tandis que les faisceaux à intensité modulée offrent aujourd'hui beaucoup de nouve- lles possibilités, en radiothérapie moderne, d'optimiser les résultats de traitement. While modulated intensity beams now offer many new possibilities, in modern radiotherapy, to optimize treatment results.

Un faisceau à intensité modulée possède une variation d'intensité prescrite (en fait une variation de dose) sur la section transversale du champ de radiation. La radiothérapie dynamique est une manière de réaliser des telles variations de distribution de la dose à l'intérieur d'un champ. Un ou plusieurs paramètres du système de délivrance de la dose sont en train de varier, au cours de l'administration de la dose. Des exemples de tels paramètres sont la position (de lame) du collimateur, la position de bloque, ou la position d'un faisceau en pinceau à l'intérieur d'un champ. Le temps que le champ ou le faisceau soit dans une certaine configuration est prescrite par un facteur de pondération. Les avantages d'un faisceau à intensité modulée, et ainsi d'une délivrance de faisceau dynamique, ne A modulated intensity beam has a prescribed intensity variation (actually a dose variation) over the cross section of the radiation field. Dynamic radiation therapy is a way of achieving such variations in dose distribution within a field. One or more parameters of the dose-delivery system are varying during dose administration. Examples of such parameters are the collimator (blade) position, the blocking position, or the position of a brush beam within a field. The time that the field or the beam is in a certain configuration is prescribed by a weighting factor. The advantages of a modulated intensity beam, and thus of a dynamic beam delivery, do not

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s'appliquent pas bien sûr uniquement aux faisceaux des photons, mais également (et voire même spécialement) aux applications liées aux faisceaux d'électrons, aux faisceaux de proton, ainsi qu'aux faisceaux d'ions lourds (E. Pedroni et al, 1995 ; Th. Habarer et al, 1993). Ils permettent de s'adapter pour la première fois de façon précise et dynamique aux trois dimensions, sans toutefois faire la part de la mobilité volontaire et involontaire du patient ; pour protéger les tissus sains, le champ d'irradiation façonné par blocs d'alliage à faible point de fusion ou par collimateur multi-lames se conforme aux structures anatomiques et à la taille de la tumeur.  of course not only apply to photon beams, but also (and even especially) to electron beam, proton beam, and heavy ion beam applications (E. Pedroni et al, 1995, Th. Habarer et al, 1993). They make it possible to adapt for the first time in a precise and dynamic way to the three dimensions, without however making the part of the voluntary and involuntary mobility of the patient; to protect healthy tissue, the irradiation field shaped by low-melting point alloy blocks or multi-blade collimator conforms to anatomical structures and tumor size.

2. 2.2. - Dosimétrie de conformation et vérification de la dose absorbée
II faut s'attendre qu'en utilisant une technique dynamique de traitement, et spécialement avec les faisceaux de proton, la forme de la distribution totale de la dose délivrée dans un champ unique puisse être plutôt complexe. Une connaissance détaillée de la distribution de la dose est donc essentielle pour harmoniser plusieurs de ces champs à la distribution de la dose totale désirée. Le but d'une telle vérification sur fantôme est triple. En premier lieu, elle peut être utilisée pour contrôler si la forme et la magnitude d'une distribution complexe de dose dans un fantôme homogène s'accorde avec le résultat de la planification de traitement. Pour diverses raisons la distribution réelle de la dose peut différer de celle calculée. En deuxième lieu, le but peut ensuite être celui d'utiliser ce système pour comprendre les effets qui peuvent être responsables des telles déviations, à tel point que la précision des calculs de la dose peut être améliorée. En troisième lieu, la vérification de la dose dans un fantôme peut être utilisée comme un moyen de vérification implicite du fonctionnement du système de délivrance du faisceau, si la dose exécutée a été effectivement administrée comme prescrite.
2. 2.2. - Dosimetry of conformation and verification of the absorbed dose
It is to be expected that by using a dynamic treatment technique, and especially with proton beams, the shape of the total distribution of the dose delivered in a single field may be rather complex. A detailed knowledge of the dose distribution is therefore essential to harmonize many of these fields with the distribution of the desired total dose. The purpose of such a ghost verification is threefold. First, it can be used to control whether the shape and magnitude of a complex dose distribution in a homogeneous phantom agrees with the outcome of the treatment planning. For various reasons, the actual dose distribution may differ from that calculated. Second, the goal may then be to use this system to understand the effects that may be responsible for such deviations, so much so that the accuracy of the dose calculations can be improved. Thirdly, phantom dose verification can be used as a means of implicitly checking the operation of the beam delivery system, if the performed dose has actually been administered as prescribed.

Puisque les systèmes de dosimétrie standard ne sont pas très adaptés aux systèmes de délivrance dynamique du faisceau. Les mesures dosimétriques sont usuellement faites au moyen d'une chambre d'ionisation placée à diverses positions dans un fantôme aqueux. Toutefois, comme la délivrance de la dose varie dans le temps, une mesure de la distribution de la dose dans les trois dimensions est très consommatrice de temps, dans la mesure où pour chaque point de mesure la séquence de délivrance du faisceau entier doit être répétée. Un autre désavantage des telles méthodes est qu'une erreur dans la délivrance du faisceau, si elle n'a causé qu'une erreur de dose à une certaine distance du point de mesure, n'est pas détectée. Les arguments cidessus montrent qu'une mesure simultanée est, à beaucoup d'égards, souhaitable. Since standard dosimetry systems are not very suitable for dynamic beam delivery systems. Dosimetric measurements are usually made by means of an ionization chamber placed at various positions in an aqueous phantom. However, since dose delivery varies over time, a measure of the three-dimensional dose distribution is very time-consuming, since for each measuring point the entire beam delivery sequence must be repeated. . Another disadvantage of such methods is that an error in beam delivery, if it caused only a dose error at a distance from the measurement point, is not detected. The arguments above show that a simultaneous measure is, in many respects, desirable.

Une impression quantitative peut bien sûr être obtenue, en utilisant un film (W.L. A quantitative impression can of course be obtained using a film (W.L.

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McLaughlin et al, 1976 ; S. M. Vatnitsky et al, 1997 ; I. Daftari et al, 1999). Mais, d'autres approches en faveur des mesures dosimétriques uni-, bi-, ou tridimensionnelles, telle qu'une rangée linéaire des diodes en 1-D ou 2-D ou des chambres d'ion (H. H. Liu et al, 1997 ; C. P. Karger et al, 1999) empilées, des chambres d'ionisation multi-anode (C. Brusasco et al, 1997), et la dosimétrie par le gel IRM en 3-D (L.E. Oison et al, 1990 ; M.J. Maryansky et al, 1993) sont en ce moment en cours d'investigation également. McLaughlin et al, 1976; S. M. Vatnitsky et al, 1997; I. Daftari et al, 1999). However, other approaches in favor of uni-, bi- or three-dimensional dosimetric measurements, such as a linear array of 1-D or 2-D diodes or ion chambers (HH Liu et al, 1997; CP Karger et al, 1999) stacked, multi-anode ionization chambers (C. Brusasco et al, 1997), and 3-D MRI gel dosimetry (Oison et al, 1990, MJ Maryansky et al. , 1993) are currently being investigated as well.

L'instrument discuté par S. N. Bonn et coll. (1998) est par exemple un équivalent moderne à la dosimétrie 2-D sur film. Il consiste en un scintillateur ou écran
Gd202S : Tb fluorescent, monté perpendiculairement au faisceau, du côté de la sortie du faisceau. La lumière provenant de l'écran est détecté par une caméra CCD à faible courant sombre avec des longues capacités de temps d'intégration. La production de lumière observée à un endroit de l'écran est proportionnelle à la dose dans le fantôme d'une pile de matériel équivalent eau d'épaisseur ajustable. Ce sys- tème autorise une mesure intégrée du temps de la distribution de dose simultanément dans les deux directions. S. N. Boon et coll.(1998) ont démontré que ce système est à des fins de dosimétrie relative exact dans un système de délivrance statique du faisceau. Par ailleurs, des systèmes dynamiques, tel que le système écran + CCD testé notamment en Suisse, dans des conditions réelles, en tant que dispositif de dosimétrie extra, indépendant de la modalité de balayage du faisceau. Le Paul Scherrer Institute (PSI) emploie en effet, au niveau du statif, la technique de balayage par point (spot) avec des faisceaux de protons de 200 MeV. Le système CCD-scintillateur y est monté sur la table du patient (E. Pedroni et al, 1995). Les détails des composants et les caractéristiques du système ont été rapportés, en 1998, par S. N. Boon et coll. (1998). Dans la configuration discutée ici, un pixel dans l'image (qui est constitué de 4 pixels CCD encoffrés) correspond à moins qu'exprimé différemment à approximativement 1,2 mm2 sur l'écran.
The instrument discussed by SN Bonn et al. (1998) is for example a modern equivalent to 2-D film dosimetry. It consists of a scintillator or screen
Gd202S: Fluorescent Tb, mounted perpendicular to the beam, on the beam exit side. Light from the screen is detected by a low dark CCD camera with long integration time capabilities. The light output observed at one location on the screen is proportional to the dose in the phantom of a stack of equivalent water material of adjustable thickness. This system allows an integrated measure of the time of the dose distribution simultaneously in both directions. SN Boon et al (1998) demonstrated that this system is for accurate relative dosimetry in a static beam delivery system. Furthermore, dynamic systems, such as the screen + CCD system tested in particular in Switzerland, in real conditions, as an additional dosimetry device, independent of the scanning mode of the beam. The Paul Scherrer Institute (PSI) uses a spot-scanning technique with 200 MeV proton beams at the stand. The CCD-scintillator system is mounted on the patient's table (E. Pedroni et al, 1995). Component details and system characteristics were reported in 1998 by SN Boon et al. (1998). In the configuration discussed here, a pixel in the image (which consists of 4 CCD encapsulated pixels) corresponds to less than expressed differently at approximately 1.2 mm2 on the screen.

Des exemples des distributions inhomogènes de dose à mesurer ont été discutés avec des applications du système, comprenant les inhomogénéités dans la distribution de la dose. La combinaison suffisante de la sensibilité et de la résolution spatiale est nécessaire pour détecter des petites distorsions dans une distribution de dose. La vérification des distributions de la dose calculée s'effectue comme ci-après : Les résultats des mesures de la forme latérale du faisceau en pinceau aux différents aménagements de l'aimant de balayage démontrent l'applicabilité du système CCD- écran comme un outil exact pour enrayer les aberrations optiques ioniques dans le Examples of inhomogeneous dose-to-measure distributions have been discussed with applications of the system, including inhomogeneities in the dose distribution. The sufficient combination of sensitivity and spatial resolution is needed to detect small distortions in a dose distribution. The verification of the calculated dose distributions is as follows: The results of the measurements of the lateral shape of the brush beam at the different arrangements of the scanning magnet demonstrate the applicability of the CCD-screen system as an exact tool to curb ionic optical aberrations in the

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système de délivrance du faisceau. Une forme du faisceau en pinceau, exactement connue pour chaque disposition de l'aimant de balayage, peut être incorporée dans un programme de planification de traitement, mais pas au cours d'un traitement, pour augmenter l'exactitude des calculs de la dose. Le système scintillateur-CCD s'est finalement révélé être, dans cette équipe, un outil utile pour une vérification dosimétrique des faisceaux de balayage du proton. Des mesures avec ce système ont ainsi été jugées complémentaires aux mesures de calibration avec une chambre d'ionisation de référence, qui requiert, toutefois, une distribution de dose homogène au point de la mesure.  beam delivery system. A shape of the brush beam, exactly known for each disposition of the scanning magnet, can be incorporated into a treatment planning program, but not during a treatment, to increase the accuracy of the dose calculations. The scintillator-CCD system finally proved to be a useful tool in this team for dosimetric verification of proton scanning beams. Measurements with this system have thus been found to be complementary to calibration measurements with a reference ionization chamber, which requires, however, a homogeneous dose distribution at the point of measurement.

2.2.2.1. - MLC versus blocs d'alliage conventionnels Depuis février 1995, les caractéristiques dosimétriques et les implications cliniques du collimateur multi-lames d'un accélérateur linéaire Clinac 2100 C/D utilisé pour remplacer les blocs d'alliages conventionnels à faible point de fusion, ont été étudiés à Turin. Les effets festonnant des isodoses et les pénombres effectives produites, dans un champ irrégulier, par le collimateur multi-lames ont été analysés de façon précise. La fuite de rayonnement à travers les lames de tungstène a été mesurée et comparée aux valeurs des bloques d'alliage à faible point de fusion. 2.2.2.1. - MLC vs. Conventional Alloy Blocks Since February 1995, the dosimetric and clinical implications of the Clinac 2100 C / D Linear Accelerator multi-leaf collimator used to replace conventional low-melting alloy blocks have been studied in Turin. The festooning effects of the isodoses and the effective punctures produced in an irregular field by the multi-leaf collimator were analyzed in a precise way. Radiation leakage through the tungsten plates was measured and compared to the values of the low melting alloy blocks.

Différentes étapes dosimétriques ont été suivies pour obtenir le ratio unités/dose du moniteur. Les mesures uniques ont, du fait des champs irréguliers protégés par le MLC, également fait montre de plusieurs désavantages physiques et dosimétriques en relation avec la pénombre effective plus large qu'avec la protection conventionnelle lorsque l'angle entre le bord du champ et la normale à la direction du trajet de la lame était de 45 . En pratique clinique, le MLC peut être largement utilisé pour la radiothérapie conformationnelle des tumeurs pelviennes et thoraciques. Tandis que les blocs et alliages à faible point de fusion peuvent être remplacés par le collimateur multi-lames (MLC) pour la radiothérapie des cancers sélectionnés du cerveau, de la tête et du cou. Different dosimetric steps were followed to obtain the units / dose ratio of the monitor. Because of the irregular fields protected by the MLC, the unique measurements also showed several physical and dosimetric disadvantages in relation to the effective upper penumbra than with the conventional protection when the angle between the edge of the field and the normal at the direction of the path of the blade was 45. In clinical practice, MLC can be widely used for conformal radiotherapy of pelvic and thoracic tumors. While low-melting blocks and alloys can be replaced by the Multi-Blade Collimator (MLC) for radiotherapy of selected cancers of the brain, head and neck.

Il a été établi que l'usage fréquent d'un collimateur multi-lames améliore aussi bien la précision et l'efficacité de la radiothérapie et réduit le temps pour chaque dose de traitement, ce qui augmente chaque jour potentiellement le nombre des patients traités. Le collimateur multi-lames est à présent considéré comme un outil technique important soit pour remplacer la protection conventionnelle pour une radiothérapie conformationnelle statique soit pour administrer une radiothérapie 3-D dynamique planifiée. La conformation de localisation de la cible ainsi que la dosimétrie de planification du traitement de Radiothérapie conformationnelle ont été initiées en It has been established that frequent use of a multi-leaf collimator improves the accuracy and efficiency of radiation therapy and reduces the time for each treatment dose, potentially increasing the number of patients treated each day. The multi-blade collimator is now considered an important technical tool either to replace conventional protection for static conformal radiotherapy or to deliver a planned dynamic 3-D radiotherapy. The target localization conformation as well as the planning dosimetry of the treatment of Conformational Radiotherapy were initiated in

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utilisant l'imagerie RMN. Une méthodologie détaillée a été développée pour vérifier la cartographie de la dose de radiation tridimensionnelle (3-D) de planification du traitement de la radiothérapie conformationnelle par une dosimétrie FeMRI, c'est-àdire qu'un fantôme, constitué d'un crâne humain rempli d'une solution de sulfate ferreux 1-mM et de l'acide sulfurique 0,1-N gélifié avec 7,5 % (au poids) de gélatine a été employée. Avec un volume cible sphérique dans le fantôme de la tête, cinq champs conformationnels non-coplanaires ont été conçus à travers l'usage d'un système de planification de traitement 3-D fait maison. Le fantôme a été irradié avec un accélérateur linéaire de 6 MV à une dose totale de 25 Gy, délivrée à la périphérie du volume cible. Le fantôme et une série de fioles de calibration ont été simultanément balayés par un imageur GE 1,5 T avec six séquences multicoupes (multiscan) différentes en impulsion inversion - récupération (inversion-recovery). Les valeurs de Tl ont été évaluées sur une base pixel par pixel à travers l'utilisation d'un logiciel ad hoc spécial sur une console UNIX et ont été converties en dose en utilisant les données de calibration. Les comparaisons des distributions de dose entre celles mesurées par le FeMRI et celles calculées par la planification de traitement faites par ces auteurs (M.F. Chan and K. M. Ayyangar, 1995) montraient un bon accord.  using NMR imaging. A detailed methodology was developed to verify three-dimensional radiation dose (3-D) mapping of treatment planning for conformal radiotherapy with FeMRI dosimetry, ie a phantom, consisting of a human skull. filled with a 1-mM ferrous sulfate solution and 0.1-N sulfuric acid gelified with 7.5% (by weight) of gelatin was employed. With a spherical target volume in the phantom of the head, five non-coplanar conformational fields were designed through the use of a homemade 3-D treatment planning system. The phantom was irradiated with a 6 MV linear accelerator at a total dose of 25 Gy, delivered at the periphery of the target volume. The phantom and a series of calibration vials were simultaneously scanned by a 1.5T GE imager with six different multiscan sequences in inversion-recovery. Tl values were evaluated on a pixel-by-pixel basis through the use of special ad hoc software on a UNIX console and were converted into a dose using the calibration data. Comparisons of dose distributions between those measured by FeMRI and those calculated by treatment planning by these authors (M. F. Chan and K. M. Ayyangar, 1995) showed good agreement.

2.2.2.2. - Suivi dans le temps de la mobilité tumorale Dans une autre étude de Shirato et coll. (2000), un nouveau système de radiotherapie et son système de planification de traitement ont été développées et utilisées par ces auteurs en pratique clinique, pour réaliser la radiothérapie conformationnelle tridimensionnelle (3-D) précise des tumeurs mobiles. Un accélé-rateur linéaire synchronisé avec un système fluoroscopique de traçage en temps réel des tumeurs, par lequel les coordonnées 3-D d'un marqueur en or de 2,0 mm à l'intérieur de la tumeur peuvent être déterminées toutes les 0,03 de seconde, a été développé. Les rapports 3-D entre le marqueur et la tumeur à différentes phases respiratoires sont évaluées, en utilisant l'image CT à chaque phase respiratoire, dont la phase optimale peut être sélectionnée pour synchroniser avec l'irradiation (c'est ce que nous appelons laplanification de traitement 4-D). L'accélérateur linéaire est déclenché pour irradier la tumeur uniquement lorsque le marqueur est localisé à l'intérieur de la région des coordonnées planifiées par rapport à l'isocentre. 2.2.2.2. - Time tracking of tumor mobility In another study by Shirato et al. (2000), a new radiotherapy system and its treatment planning system have been developed and used by these authors in clinical practice, to perform precise three-dimensional (3-D) conformational radiotherapy of mobile tumors. A linear accelerator synchronized with a real-time tumor tracing fluoroscopic system, by which the 3-D coordinates of a 2.0 mm gold marker inside the tumor can be determined every 0, 03 second, has been developed. The 3-D ratios between marker and tumor at different respiratory phases are evaluated, using CT image at each breathing phase, whose optimal phase can be selected to synchronize with irradiation (this is what we call 4-D treatment planning). The linear accelerator is triggered to irradiate the tumor only when the marker is located within the region of the planned coordinates relative to the isocenter.

Les coordonnées du marqueur ont été détectées, au cours de la radiothérapie, avec une précision de 1 mm dans le fantôme dénué de mouvement d'expérimentation. The coordinates of the marker were detected, during radiotherapy, with an accuracy of 1 mm in the phantom devoid of experimental movement.

Le laps de temps entre la reconnaissance de la position du marqueur et le démarrage ou l'arrêt de l'irradiation aux rayons X de mégavoltage était de 0,03 secondes. 14 The time between recognition of the marker position and starting or stopping the megavoltage X-ray irradiation was 0.03 seconds. 14

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patients ayant diverses tumeurs ont été traitées par radiothérapie conformationnelle avec une marge de volume prévisionnel, dit planning target volume (PTV), bien ajustée . Ils étaient en train de survivre sans rechute ou autres complications avec un suivi médian de 6 mois. La radiothérapie par fluoroscopie traçante en temps réel de la tumeur en suivant la planification 4-D du traitement fut développée et s'est révélée être réalisable pour améliorer la précision de la radiothérapie des tumeurs mobiles. C'est la dimension temporelle de la pratique radiothérapeutique qui apparaît ici au grand jour et dont il faudra dorénavant tenir compte.  Patients with various tumors were treated with conformational radiotherapy with a projected volume margin (PTV), well adjusted. They were surviving without relapse or other complications with a median follow-up of 6 months. Real-time tracer fluoroscopy radiotherapy following 4-D treatment planning was developed and found to be feasible to improve the accuracy of radiotherapy of mobile tumors. It is the temporal dimension of the radiotherapeutic practice which appears here in broad daylight and which will henceforth have to be taken into account.

2. 2.3. - Modulation du faisceau par la configuration multi-lames (MLC)
En vue d'optimiser, par ailleurs, la Radiothérapie conformationnelle par faisceau externe au niveau du thorax. On doit pouvoir, recommande-t-on dans l'art, minimiser les mouvements physiologiques et non-physiologiques du patient durant le traitement. Pour le traitement sur le torse supérieur, les organes cibles sont connus pour se mouvoir substantiellement du fait de la respiration du patient voire même des battements cardio-vasculaires transmis. Les aspects techniques de synchronisation du faisceau de Radiothérapie avec la respiration, à savoir : le système optimal pour contrôler la respiration, les mesures de déplacement de l'organe et le synchronisme (gating) de l'accélérateur linéaire a été étudié par H.D. Kubo et B.C.
2. 2.3. - Modulation of the beam by the multi-blade configuration (MLC)
In order to optimize, moreover, conformal radiotherapy by external beam at the level of the thorax. It should be possible, it is recommended in the art, to minimize the physiological and non-physiological movements of the patient during the treatment. For treatment on the upper torso, the target organs are known to move substantially due to the breathing of the patient or even transmitted cardio-vascular beats. The technical aspects of synchronization of the beam of Radiotherapy with the breathing, namely: the optimal system to control the breathing, the measurements of displacement of the organ and the synchronism (gating) of the linear accelerator was studied by HD Kubo and BC

Hill (1996). Plusieurs capteurs de la respiration comprenant un thermistor, un ther- mocouple, une jauge de tension (déformation) et un pneumographe ont été examinés pour trouver le capteur optimal. La grandeur du sein, celle de la paroi thoracique ainsi que le mouvement des poumons ont été déterminés en utilisant le play-back des images radiofluoroscopiques des rayons X, enregistrées sur un VCR, au cours de la simulation de routine de Radiothérapie. La dose totale, la symétrie du faisceau et l'uniformité du faisceau ont été examinés pour déterminer, au moyen d'un synchronisme ou gating, les effets sur l'accélérateur linéaire Varian 2100C. Hill (1996). Several respiratory sensors including a thermistor, thermocouple, strain gauge (strain) and a pneumograph were examined to find the optimal sensor. The size of the breast, the chest wall, and the lungs were determined using the X-ray radiofluoroscopic images played back on a VCR during routine Radiotherapy simulation. Total dose, beam symmetry, and beam uniformity were examined to determine, by synchronism or gating, the effects on the Varian 2100C linear accelerator.

Les caractéristiques dosimétriques d'un collimateur multi-lames MLC sur cet accélérateur à double énergie de 6 et 18 MV, installé dans le Département de Radiothérapie de Mauriziano Umberto I Hospital de Turin, démarrant son utilisation en pratique clinique. Les mesures incluaient en particulier la transmission à travers et entre les lames ainsi que sous la jonction des lames fermées, le pourcentage de dose en profondeur sur l'axe central, les facteurs de débit et de la pénombre effective (M. Stasi et al, 1999). Le MLC installé sur l'accélérateur à double énergie, Varian Clinac 2100 C/D (6 et 8 MV) utilisé est un composant ajouté placé sous les mâchoires standards ; il est constitué de 40 paires opposées de lames de tungstène de The dosimetric characteristics of a multi-leaf MLC collimator on this 6 and 18 MV dual energy accelerator, installed in the Department of Radiotherapy of Mauriziano Umberto I Hospital in Turin, starting its use in clinical practice. The measures included in particular the transmission through and between the slides as well as under the junction of the closed slides, the percentage of depth dose on the central axis, the flow factors and the effective penumbra (M. Stasi et al, 1999). The MLC installed on the dual energy accelerator, Varian Clinac 2100 C / D (6 and 8 MV) used is an added component placed under the standard jaws; it consists of 40 opposing pairs of tungsten blades of

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5 cm d'épaisseur, contrôlées par ordinateur, projetant chacune une largeur de 1 cm vers l'isocentre, et fournit un champ de traitement maximum de 40 x 40 cm2 à 100 cm de SAD. Les valeurs de la transmission, celle de la pénombre et du festonnement ont été mesurées avec le film radiographique standard utilisé en routine. Un photodensitomètre à balayage laser (WP102, Wellhofer) avec un spot de 450 microns fut utilisé pour obtenir la densité optique et le profil de la dose gamma relative pour connaître la dose. Les films radiographiques avaient été calibrés avec une chambre d'ionisation en irradiant des échantillons ; cette calibration fut utilisée pour corriger les lectures scanner du film de dose. Les pourcentages des doses en profondeur étaient également mesurés dans un fantôme aqueux automatique (WP600, Wellhofer) pour des champs irréguliers définis soit par le collimateur MLC soit par des blocs d'alliage, en vue de tester les différences dans la région en acrylique. Les facteurs de débit mesurés et calculés ont été comparés pour certains champs irréguliers définis par le collimateur MLC. Cette comparaison testait l'exactitude de l'algorithme Treatment Planning System 3-D CadPlan 3.1.1. Varian-Dosetek.  5 cm thick, controlled by computer, each projecting a width of 1 cm to the isocenter, and provides a maximum treatment field of 40 x 40 cm2 to 100 cm of SAD. Values for transmission, darkness and festooning were measured with the standard radiographic film used routinely. A laser scanning photodensitometer (WP102, Wellhofer) with a 450 micron spot was used to obtain the optical density and the profile of the relative gamma dose to determine the dose. X-ray films had been calibrated with an ionization chamber by irradiating samples; this calibration was used to correct the scanner readings of the dose film. The percentages of the depth doses were also measured in an automatic aqueous phantom (WP600, Wellhofer) for irregular fields defined either by the MLC collimator or by alloy blocks, in order to test the differences in the acrylic region. Measured and calculated flow factors were compared for some irregular fields defined by the MLC collimator. This comparison tested the accuracy of the CadPlan 3.1.1 Treatment Planning System 3-D algorithm. Varian Dosetek.

Pour les deux énergies, 2 % approximativement de rayonnement incident sur le MLC sont transmis et une fuite additionnelle de 0,5 % survient entre les lames adja centes. La fuite sous la jonction des lames fermées est considérable : environ 25-33 %. Les courbes de la dose relative en profondeur sont similaires pour les deux champs façonnés soit par le MLC soit par les mâchoires conventionnelles. La dose à la peau avec le champ façonné par le MLC est moindre (3,5 %) que celle des champs façonnés par le cerrobend. La procédure de calcul de planification du traite ment peut être appliquée au MLC (la différence est inférieure à 1 %). La pénombre effective dans les champs irréguliers façonnés MLC est de 11mm en moyenne, ce qui est légèrement plus large (2-3 mm) que la pénombre des blocs de cerrobend conventionnels. Il est établi que la pénombre effective augmente avec la profondeur, la largeur du champ et le positionnement des lames. For both energies, approximately 2% of incident radiation on the MLC is transmitted and an additional leakage of 0.5% occurs between the adjacent blades. The leak under the junction of closed blades is considerable: about 25-33%. The relative relative dose curves are similar for the two fields shaped either by the MLC or by the conventional jaws. The dose to the skin with the MLC shaped field is less (3.5%) than that of the cerrobend shaped fields. The treatment planning calculation procedure can be applied to the MLC (the difference is less than 1%). The effective penumbra in MLC shaped irregular fields is 11mm on average, which is slightly wider (2-3mm) than the dim light of conventional cerrobend blocks. It is established that the effective penumbra increases with the depth, the width of the field and the positioning of the blades.

L'espoir suscité dans l'état de l'art actuel par le MLC, qui, lorsque utilisé adéquatement (la rotation du collimateur, la position des mâchoires et des lames, du nombre élevé des champs), peut être appliquée avec des bons résultats à la Radiothérapie conformationnelle. Le MLC est jugé meilleur que les blocs conventionnels de cerrobend tant pour améliorer la reproductibilité et l'exactitude du traitement par rapport aux caractéristiques dosimétriques que pour la transmission de la dose et pour la dose peau. L'usage du MLC pour moduler la fluence du faisceau (IMRT) permet de modifier l'intensité du faisceau, d'améliorer The hope aroused in the current state of the art by the MLC, which, when used properly (the rotation of the collimator, the position of the jaws and blades, the high number of fields), can be applied with good results to conformational radiotherapy. MLC is considered better than conventional cerrobend blocks in improving reproducibility and accuracy of dosimetric treatment as well as dose and skin dose. The use of the MLC to modulate the beam fluence (IMRT) makes it possible to modify the intensity of the beam, to improve

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le volume traité et de surpasser, en modelant les limites dosimétriques de la thérapie statique.  volume treated and surpass, modeling the dosimetric limits of static therapy.

La démonstration expérimentale de la délivrance d'une distribution 3-D de la dose de Radiothérapie conformationnelle a par ailleurs été faite par T. Bortfeld et coll. The experimental demonstration of the delivery of a 3-D distribution of the dose of Conformal Radiotherapy was made by T. Bortfeld et al.

(1994), en utilisant les profils de modulation plein champ de neuf champs d'un statif fixé. Des profils de modulation bi-dimensionnelle plein champ, variant de champ à champ, ont été réalisés, en utilisant le prototype d'un collimateur multi-lames, par collimation multi-lames quasi-dynamique disponible dans le commerce, installé sur un accélérateur linéaire médical. Les profils ont été calculés pour délivrer une distri- bution optimale de dose chez un patient atteint de carcinome de la prostate. La surface du volume cible était invaginée et bifurquée. La distribution calculée de la dose a été délivrée à un fantôme en polystyrène homogène, se constituant des tranches de 1 cm d'épaisseur qui ont été découpées pour égaliser le contour extérieur du patient. Sept films de vérification de la thérapie ont, dans cette étude, été placés entre les tranches du fantôme. (1994), using the nine-field full-field modulation profiles of a fixed stand. Two-dimensional, field-to-field, full field, two-dimensional modulation profiles were made, using the prototype of a multi-blade collimator, by commercially available quasi-dynamic multi-blade collimation installed on a linear accelerator medical. The profiles were calculated to deliver an optimal dose distribution in a patient with prostate carcinoma. The surface of the target volume was invaginated and bifurcated. The calculated dose distribution was delivered to a homogeneous polystyrene phantom, consisting of 1 cm thick slices that were cut to equalize the patient's outer contour. In this study, seven therapy verification films were placed between the slices of the phantom.

L'analyse de ces films a révélé un degré élevé de conformation, qui ne serait pas possible avec la thérapie conformationnelle de la région de la dose non modulée à la forme de la cible. Cependant, les petits déplacements spatiaux de la distribution de dose observés confirment la nécessité d'une mise en place très exacte. Il est donc . possible cliniquement de délivrer des distributions tridimensionnelles pertinentes de dose, qui se conforment aux volumes cibles invaginés et bifurqués, en utilisant des champs modulés par des collimateurs multi-lames. Et on peut envisager dans le cas d'un dispositif Bilinac-Imatron une modulation en miroir par diffusion secondaire des particules des deux faisceaux simultanés émis à partir des deux têtes d'irradia- . tion synchrone, avec un résultat encore meilleur quant à la double modulation simultanée des deux têtes d'irradiation thérapeutique.  Analysis of these films revealed a high degree of conformation, which would not be possible with the conformational therapy of the unmodulated dose region to target form. However, the small spatial displacements of the observed dose distribution confirm the need for very accurate placement. It is therefore . It is possible clinically to deliver relevant three-dimensional dose distributions, which conform to invaginated and bifurcated target volumes, using fields modulated by multi-leaf collimators. And in the case of a Bilinac-Imatron device, a secondary diffusion mirror modulation of the particles of the two simultaneous beams emitted from the two irradiation heads can be envisaged. synchronization, with an even better result as to the simultaneous double modulation of the two therapeutic irradiation heads.

2. 2.4. - Monitoring dosimétrique par systèmes électroniques dédiés
Sachant que l'escalade de la dose requiert en Radiothérapie conformationnelle une mise en place exacte des champs, des systèmes électroniques portiques, Electronic . portique imaging devices ou EPIDs, ont été développé et sont utilisés pour vérifier l'emplacement des champs mais restent limités, du point de vue diagnostique, par le faible contraste de l'anatomie osseuse du sujet, la grande dose d'imagerie et la petite taille des champs d'irradiation aux énergies de mégavoltage (MV). L'adaptation d'un accélérateur linéaire pour obtenir une localisation radiographique et tomogra-
2. 2.4. - Dosimetric monitoring by dedicated electronic systems
Knowing that the escalation of the dose requires in Conformational Radiotherapy an exact placement of the fields, gantry electronic systems, Electronic. gantry imaging devices or EPIDs, have been developed and are used to verify the location of the fields but remain diagnostically limited by the low contrast of the subject's bone anatomy, the large imaging dose and the small size of irradiation fields at megavoltage (MV) energies. Adaptation of a linear accelerator to obtain a radiographic and tomographic location

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phique des cibles osseuses et des celles des tissus mous, dans une structure de référence de l'accélérateur. Ce système sépare nettement la vérification de la délivrance du faisceau, celle des installations de la machine, celle de façonnage du champ (machine settings,field shaping), celle de la localisation du patient et celle de la cible.  bone and soft tissue targets in a reference structure of the accelerator. This system clearly separates the verification of the delivery of the beam, that of the machine installations, that of shaping the field (machine settings, field shaping), that of the location of the patient and that of the target.

Il existe en ce moment des tentatives timides de dosimétrie en temps réel sur images dynamiques de contrôle dosimétrique par imagerie portique d'une radiothérapie, comme celle rapportée par D. P. Huyskens (Belgique) (2000). Dans ce dernier article le problème physique de la relation entre la dose à la sortie du patient et la dose au niveau du détecteur portique sont présentés dans trois exemples de contrôle dosimétrique par imagerie portique : la dosimétrie in vivo dans l'axe du faisceau, les profils dosimétriques à deux dimensions et finalement la dosimétrie portique avec modulation d'intensité. Il s'avère que ce type de contrôle dosimétrique par imagerie portique d'une radiothérapie est en principe intéressant, car la dosimétrie de l'image portique contient plus d'information sur la qualité du traitement que les méthodes classiques de dosimétrie in vivo, (soit par détecteur semi-conducteur soit par détecteur thermoluminescent) qui sont toujours ponctuelles et donnent une estima- tion en un seul point de la dose absorbée, que ce soit la dose à l'entrée ou la dose à la sortie ou encore la dose intracavitaire (R. Boellaard et al, 1997 ; Bogaerts et al, . 2000a). Il est même possible de combiner par ce biais la dose à l'entrée et la dose à la sortie, pour estimer grâce aux algorithmes plus ou moins sophistiqués la dose à hauteur du centre du volume occupé par le patient, ou encore celle au niveau de la cible (R. Bogaerts et al, 2000b ; Essers et al, 1995a). Ce détecteur à deux dimensions offre, par définition, la possibilité à l'imagerie portique d'étudier et de . contrôler des distributions de dose, qui pourraient ainsi être mesurées soit en mode relatif soit encore en dose absolue , c'est-à-dire en Gy. Si l'on connaît la relation physique entre la dose à la sortie du patient et la dose au niveau du film ou de l'imageur électronique, et si l'on maîtrise le calibrage du détecteur, déterminée par imagerie portique, la dose dans l'axe pourrait remplacer les mesures de dose à la . sortie. Pour le traitement avec des faisceaux statiques, l'imagerie portique peut en effet donner en plus une information additionnelle impossible à déterminer par la méthode in vivo classique sur les traitements concernant l'orientation du filtre en coin, sachant que les mesures sur l'axe sont peu informatives, que ce soit à l'entrée ou à la sortie du faisceau, sur l'orientation du filtre. Il vaut mieux ne pas tenir compte du filtre, d'un point de vue dosimétrique, que d'en utiliser un, dont l'orienta-  At this time, there are tentative attempts at real-time dosimetry on dynamic images of dosimetric control by gantry imaging of radiotherapy, as reported by D. P. Huyskens (Belgium) (2000). In this last article, the physical problem of the relationship between the dose at the exit of the patient and the dose at the gantry detector is presented in three examples of dosimetric control by gantry imaging: the in vivo dosimetry in the axis of the beam, the two-dimensional dosimetry profiles and finally gantry dosimetry with intensity modulation. It turns out that this type of dosimetric control by gantry imaging of a radiotherapy is in principle interesting, because the dosimetry of the gantry image contains more information on the quality of the treatment than the conventional methods of dosimetry in vivo, ( either by semiconductor detector or by thermoluminescent detector) which are always punctual and give a one-point estimate of the absorbed dose, whether it is the dose at the entrance or the dose at the exit or the intracavity dose. (R. Boellaard et al., 1997, Bogaerts et al., 2000a). It is even possible to combine in this way the dose at the entrance and the dose at the exit, to estimate thanks to more or less sophisticated algorithms the dose at the height of the center of the volume occupied by the patient, or at the level of the target (R. Bogaerts et al, 2000b, Essers et al, 1995a). This two-dimensional detector offers, by definition, the possibility for gantry imaging to study and. control dose distributions, which could be measured either in relative mode or still in absolute dose, that is to say in Gy.If we know the physical relationship between the dose at the exit of the patient and the dose at the level of the film or the electronic imager, and if one controls the calibration of the detector, determined by gantry imaging, the dose in the axis could replace the measurements of dose with the. exit. For the treatment with static beams, gantry imaging can in fact give additional information that can not be determined by the standard in vivo method on treatments concerning the orientation of the corner filter, knowing that the measurements on the axis are not very informative, whether at the entry or exit of the beam, on the orientation of the filter. It is better not to take into account the filter, from a dosimetric point of view, than to use one, whose

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tation est fausse. En second lieu, l'imagerie portique peut aussi - en dehors de son emploi pour le contrôle visuel - servir à optimaliser le traitement. Dans ce cas, laissons de côté le processus de contrôle de qualité stricto sensu, pour valoriser l'information dosimétrique du détecteur qu'on intègre dans le processus de traitement. L'exemple bien connu est l'emploi dans le traitement du sein de l'information du cliché de contrôle pour le développement de compensateurs individuels (M.  tation is false. Secondly, gantry imaging can also - apart from its use for visual control - serve to optimize treatment. In this case, let's leave aside the process of quality control stricto sensu, to value the dosimetric information of the detector which is integrated in the process of treatment. The well-known example is the use in the breast treatment of the control cliché information for the development of individual compensators (M.

Essers et al, 1995b). Il serait de même possible d'optimiser, selon M. Essers et coll.  Essers et al., 1995b). It would also be possible to optimize, according to Essers et al.

(1999) le choix d'un filtre en coin, en employant l'information dosimétrique de l'imagerie portique.  (1999) the choice of a wedge filter, using the dosimetric information of gantry imaging.

L'intérêt du contrôle dosimétrique par l'imagerie va toutefois se trouvera renforcé à l'avenir par l'utilisation de la méthode de la Modulation d'Intensité en Radiothérapie (IMRT ou RIM). Les faisceaux employés en IMRT, que ce soient les séquences step and shoot d'une dizaine de segments ou ceux du type fenêtres coulissantes, sont d'une complexité telle que les mesures ponctuelles in vivo n'informent plus que sur la qualité dosimétrique du traitement. Le contrôle dosimétrique par imagerie portique est jugé pour l'instant comme seul capable de vérifier si la distribution de dose varie, à la fois dans le temps et dans l'espace, conformément au plan prévu. Or, le nombre de degrés de liberté augmente, comme en IMRT, avec le nombre de segments, on est donc forcément confronté à une nécessité accrue de contrôle dosi- métrique de ces faisceaux sophistiqués. Il est évident que, d'un point de vue ergonomique autant que du point de vue du contrôle visuel du traitement, il est finalement plus logique d'employer le même détecteur ne cumulant les erreurs de mesure. Des difficultés pratiques dans l'emploi pour le contrôle dosimétrique de l'imagerie portique sont toutefois évidentes. Il s'agit d'une part, plus spécifiquement du problème physique de la relation entre la dose à la sortie et la dose au niveau de l'imageur et, d'autre part, du calibrage du détecteur. La dosimétrie par film montre, par ailleurs, une bonne corrélation entre les mesures ionométriques, grâce à une chambre d'ionisation et aux mesures densitométriques, converties en doses relatives, obtenues à partir de films photographiques. Dans ces cas précis, l'information dosi- métrique obtenue par le détecteur peut selon R. Boellaard et coll. (1997) être géométriquement rétroprojetée au niveau de la sortie du patient, afin d'estimer la distribution de ladite dose à la sortie , qui se situe théoriquement à l'intérieur du patient, c'est-à-dire, selon la définition, à la distance dmaxde la sortie.  The interest of dosimetric control by imaging will, however, be reinforced in the future by the use of the method of the Modulation Intensity in Radiotherapy (IMRT or RIM). The beams used in IMRT, be it the step-and-shoot sequences of about ten segments or those of the sliding-window type, are so complex that the in vivo point measurements only inform the dosimetry quality of the treatment. . Gated dosimetric control is currently considered the only one capable of verifying whether the dose distribution varies, both in time and in space, in accordance with the planned plan. However, the number of degrees of freedom increases, as in IMRT, with the number of segments, one is therefore necessarily faced with an increased need for dosimetric control of these sophisticated beams. It is obvious that, from an ergonomic point of view as well as from the point of view of the visual control of the treatment, it finally makes more sense to use the same detector that does not accumulate measurement errors. Practical difficulties in the use of dosimetric control of gantry imaging, however, are evident. This is, on the one hand, more specifically the physical problem of the relationship between the dose at the exit and the dose at the level of the imager and, on the other hand, the calibration of the detector. The film dosimetry shows, moreover, a good correlation between the ionometric measurements, thanks to an ionization chamber and densitometric measurements, converted into relative doses, obtained from photographic films. In these specific cases, the dosimetry information obtained by the detector can, according to R. Boellaard et al. (1997) to be geometrically retroprojected at the patient's exit, in order to estimate the distribution of said dose at the exit, which theoretically lies within the patient, that is to say, according to the definition, at the distance dmax of the output.

Des études ultérieures ont en revanche prouvé que cette simple relation ou plutôt cette identification , dans le cas où les inhomogénéités seraient importantes par Subsequent studies, on the other hand, have proved that this simple relation or rather this identification, in the case where the inhomogeneities are important by

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rapport à l'épaisseur du fantôme ou dans le cas où l'épaisseur de la phase irradiée varierait de manière substantielle, ne serait plus valable. Dans l'irradiation d'un fantôme orthorhombique contenant de grandes particules d'aluminium et de cavités d'air, on observe une variation dépassant 5 %, lorsque l'on compare le profil dosimétrique obtenu à petite distance au profil obtenu à grande distance. De plus, pour les inhomogénéités à faible densité, c'est-à-dire avec cavité d'air, le profil densitométrique surestime la dose à large distance tandis que pour les inhomogénéités à haute densité, comme l'aluminium, le profil dosimétrique sousestime la dose par rapport au profil dosimétrique à la sortie du fantôme. Ces résultats ont été corroborés par le groupe d'Amsterdam (NKI) par des mesures sur les patients dans une publication sur l'emploi de l'imageur, en tant qu'outil de contrôle de qualité et de la dose mesurée à grande distance avec le détecteur (C. Fiorino et al, 1996), qui étaient de l'ordre de 8 % sur les patients traités pour un cancer du poumon.  relative to the thickness of the phantom or where the thickness of the irradiated phase would vary substantially, would no longer be valid. In the irradiation of an orthorhombic phantom containing large aluminum particles and air cavities, a variation exceeding 5% is observed, when one compares the dosimetric profile obtained at a short distance from the profile obtained at a great distance. Moreover, for inhomogeneities at low density, ie with air cavity, the densitometric profile overestimates the dose at a large distance, whereas for high density inhomogeneities, such as aluminum, the subemptimal dosimetric profile the dose relative to the dosimetric profile at the exit of the ghost. These results were corroborated by the Amsterdam group (NKI) by measurements on patients in a publication on the use of the imager, as a quality control tool and the dose measured at great distance with the detector (C. Fiorino et al, 1996), which were in the order of 8% on patients treated for lung cancer.

Dans le cas où les épaisseurs de la région traitée varient significativement, comme dans le traitement du cancer du sein ou de la tête et du cou, le phénomène physique s'accentue. Pour résoudre ce problème de variation de la dose, en fonction de la distance, il n'y a que deux solutions : soit on mesure les profils dosimétriques avec le détecteur à faible distance, soit on développe un algorithme qui tient compte du comportement différentiel du rayonnement diffusé derrière le patient. La première option n'est pas toujours facile à réaliser. Par exemple, dans les faisceaux latéraux des traitements de la tête et du cou, l'épaule constitue un obstacle géométrique. La dernière option est plus téméraire, car la plupart des algorithmes et des logiciels proposent de traiter la distribution de dose à l'intérieur du patient et non pas derrière lui. In the case where the thicknesses of the treated region vary significantly, as in the treatment of breast cancer or head and neck, the physical phenomenon is accentuated. To solve this problem of dose variation, depending on the distance, there are only two solutions: either the dosimetric profiles are measured with the detector at a short distance, or an algorithm is developed that takes into account the differential behavior of the detector. radiation scattered behind the patient. The first option is not always easy to achieve. For example, in the lateral bundles of the head and neck treatments, the shoulder constitutes a geometrical obstacle. The last option is more reckless, because most algorithms and software offer to treat the dose distribution inside the patient and not behind him.

On pourrait aussi introduire dans un logiciel une grande cavité d'air derrière le patient. Les logiciels actuels ne sont pas dans ce genre de manipulation pleinement satisfaisants.  One could also introduce into a software a large air cavity behind the patient. Current software is not in this kind of manipulation fully satisfactory.

Plusieurs groupes de recherche ont, au courant de la dernière décennie, étudié ce problème et se sont mis à la recherche de formalisme pouvant, sous forme d'algori- thmes, contrôler le phénomène de manière quantitative ou permettant de le contourner de manière empirique. Il est intéressant de noter qu'à cet effet deux approches sont possibles. On peut, en partant de la distribution de la dose obtenue par le détecteur à grande distance, développer une méthode pour recalculer la distribution de dose à la sortie. On peut aussi utiliser une méthode estimant, à partir de la distribution de la dose à la sortie, la distribution de la dose à distance. Ce sont là Several research groups have, over the past decade, studied this problem and have begun to look for formalism that may, in the form of algorithms, control the phenomenon in a quantitative way or bypassing it empirically. It is interesting to note that for this purpose two approaches are possible. Starting from the distribution of the dose obtained by the detector at a great distance, one can develop a method to recalculate the dose distribution at the exit. One can also use a method estimating, from the distribution of the dose at the exit, the distribution of the dose at a distance. These are where

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deux écoles différentes. Dans un programme d'assurance de qualité, le choix est éminemment philosophique. Les trois des méthodes actuellement pratiquées en Europe sont les suivantes : Dans l'approche du centre de Rotterdam (Daniel den Hoed), on emploie, d'après A. Rizzoti et coll. (1985) l'information du système de planification des doses pour prédire au niveau de l'imageur la distribution de la dose. Plus spécifiquement les coupes scanographiques du patient sont d'abord converties en équivalents eau (en présence d'une inhomogénéité, comme le poumon, le patient est virtuellement comprimé). Cette compression ou dilatation permet de définir, pour chaque point à la sortie du patient, une transmission, séparée en transmission primaire et transmission diffusée. Le changement de la transmission diffusée à une certaine distance derrière le patient est ensuite estimé par un kernel empirique, déterminé à l'aide de différentes mesures de fantômes où l'on considère trois paramètres : l'épaisseur du fantôme, l'étendue du champ et l'espace entre le fantôme et le détec- teur. En recombinant la transmission à grande distance du rayonnement diffusé, on obtient ainsi une estimation au niveau du détecteur de la distribution de la dose.  two different schools. In a quality assurance program, the choice is eminently philosophical. The three methods currently practiced in Europe are as follows: In the approach to the center of Rotterdam (Daniel den Hoed), according to A. Rizzoti et al. (1985) information from the dose planning system to predict at the imager the dose distribution. More specifically, the patient's CT sections are first converted to water equivalents (in the presence of inhomogeneity, such as the lung, the patient is virtually compressed). This compression or dilation makes it possible to define, for each point at the exit of the patient, a transmission, separated into primary transmission and broadcast transmission. The change in transmission scattered at a certain distance behind the patient is then estimated by an empirical kernel, determined using different ghost measurements where three parameters are considered: the thickness of the phantom, the extent of the field and the space between the ghost and the detector. By recombining the long-distance transmission of the scattered radiation, an estimate is obtained at the detector of the dose distribution.

Tandis que la méthode de J. van Dam et G. Marinello (1994) d'Amsterdam (NKI) part de l'information dosimétrique contenue dans l'imagerie, pour remonter à une estimation de la distribution de la dose à la sortie du patient, voire même dans un plan situé à l'intérieur du patient. La méthode suppose que l'image soit prise à plus de 50 cm de la sortie du patient. Dans ces conditions, on peut démontrer que le rayonnement diffusé qui contribue à l'image est relativement faible, (moins de 5 %) et qu'il est distribué de manière plus ou moins homogène. Dans cette hypothèse, on peut soustraire le rayonnement diffusé de l'image afin d'obtenir la dose primaire. While the method of J. van Dam and G. Marinello (1994) of Amsterdam (NKI) starts from the dosimetric information contained in the imaging, to go back to an estimate of the dose distribution at the exit of the patient. even in a plane inside the patient. The method assumes that the image is taken more than 50 cm from the patient's exit. Under these conditions, it can be shown that the scattered radiation that contributes to the image is relatively small (less than 5%) and is distributed more or less homogeneously. In this case, the scattered radiation can be subtracted from the image in order to obtain the primary dose.

Ensuite, le primaire est corrigé suivant l'inverse du carré des distances. La convolution se fait avec un kernel de diffusé, déterminé expérimentalement, pour obtenir la dose à la sortie. Ceci ne nécessite pas, selon ces auteurs, de données scanographiques.  Then, the primary is corrected according to the inverse of the square of distances. The convolution is done with a diffuse kernel, determined experimentally, to obtain the dose at the exit. This does not require, according to these authors, CT data.

Dans l'approche de Louvain (J. van Dam et al, 1992), enfin, l'information part du système de planification des doses pour prédire la distribution des doses au niveau du détecteur portique. La dose à la sortie est séparée en dose primaire et en dose diffusée. La dose primaire est modulée, suivant l'inverse du carré de la distance, et la dose diffusée est modulée par une nouvelle fonction analytique qui a été expérimentalement contrôlée. Cette fonction admet que le nombre des particules émises par un ensemble de sources secondaires, situées à l'intérieur et qui à la sortie In the Leuven approach (J. van Dam et al, 1992), finally, the information starts from the dose planning system to predict the dose distribution at the gantry detector. The dose at the exit is separated into primary dose and diffused dose. The primary dose is modulated, following the inverse of the square of the distance, and the diffused dose is modulated by a new analytic function that has been experimentally controlled. This function admits that the number of particles emitted by a set of secondary sources, located inside and at the exit

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du patient traversent la surface par unité de temps, reste, par analogie avec le théorème de Gauss en électromagnétisme, le même à travers une surface plus grande correspondant à la plus grande distance. En d'autres termes, le flux des particules secondaires à travers ces surfaces est constant. Cette constance du flux implique que l'on peut du rapport des surfaces tirer, en fonction de la distance à la sortie, l'information nécessaire sur la décroissance du rayonnement diffusé. A partir des données ionométriques, dans l'axe du rayonnement derrière différents fantômes, une fonction analytique est établie. Cette fonction ne comporte qu'un seul paramètre, déterminé expérimentalement, selon l'énergie, et permet d'estimer l'apport du rayonnement diffusé à n'importe quelle distance.  of the patient cross the surface per unit of time, remains, by analogy with the Gaussian theorem in electromagnetism, the same across a larger area corresponding to the greater distance. In other words, the flow of secondary particles through these surfaces is constant. This constancy of the flux implies that the ratio of the surfaces to shoot, as a function of the distance to the output, the necessary information on the decay of the scattered radiation. From the ionometric data, in the axis of the radiation behind different ghosts, an analytic function is established. This function has only one parameter, determined experimentally, according to the energy, and makes it possible to estimate the contribution of the scattered radiation at any distance.

Le calibrage du détecteur se fait ici avec les films photographiques à usage dosimétrique. La détection photographique, très précise pour la détermination de la dose relative, est moins adaptée à la mesure de la dose absolue en Gy. Il est essentiel d'établir au préalable un programme de contrôle de qualité, non seulement du développeur, du fixateur et du densitomètre, mais aussi celle du logiciel. Il faut ensuite s'assurer que les films employés dans l'étude dosimétrique appartiennent au même lot, c'est-à-dire proviennent de la même ligne de production ayant le même badge. En ce qui concerne les imageurs électroniques, suivant le type de l'imageur, il y a lieu d'appliquer différents facteurs de correction à l'image pour obtenir une distribu- tion de dose relative ou absolue. Un exemple de l'emploi de l'imagerie portique pour remplacer les mesures in vivo dites à la sortie a été récemment publié par J. van Dam et coll. (1992). Cette dernière étude a démontré la possibilité d'employer la densité optique du cliché de contrôle, pour estimer d'un point de vue dosimétrique la qualité du traitement du sein. The detector is calibrated here with photographic films for dosimetric use. The photographic detection, which is very accurate for the determination of the relative dose, is less suitable for the measurement of the absolute dose in Gy. It is essential to establish beforehand a quality control program, not only of the developer, the fixer and densitometer, but also that of the software. It must then be ensured that the films used in the dosimetry study belong to the same batch, that is to say from the same production line having the same badge. With regard to electronic imagers, depending on the type of imager, different image correction factors must be applied to obtain a relative or absolute dose distribution. An example of the use of gantry imaging to replace in vivo output measurements has recently been published by J. van Dam et al. (1992). This last study demonstrated the possibility of using the optical density of the control plate, to estimate from a dosimetric point of view the quality of the treatment of the breast.

Il est possible d'employer l'imagerie portique pour remplacer les mesures à la sortie dites in vivo. Cependant, la précision de ces mesures est plus faible car il faut ajouter des erreurs introduites par les algorithmes pour recalculer la dose au niveau du détecteur portique à partir de la dose à la sortie ou vice-versa. Aussi, ce genre de mesure n'est-il pas, à plus grande échelle, possible, à condition que le processus soit bien ou très bien automatisé, que ce soit au niveau des calibrages du détecteur, qu'à celui de la distance du détecteur par rapport au patient, et à celle du logiciel, etc. La simple dosimétrie portique à deux dimensions permettrait effectivement de cerner dans le traitement, comme il a été montré plus haut dans le traitement du cancer du sein, des erreurs qui n'apparaissent pas en dosimétrie in vivo classique (par exemple, une mauvaise orientation du filtre en coin). Ce genre d'erreur peut très bien être Gantry imaging can be used to replace so-called in vivo output measurements. However, the accuracy of these measurements is lower because we must add errors introduced by the algorithms to recalculate the dose at the gantry detector from the dose to the output or vice versa. Also, this kind of measurement is not, on a larger scale, possible, provided that the process is well or very well automated, both in terms of detector calibrations, and that of the distance of the detector. detector relative to the patient, and that of the software, etc. The simple two-dimensional portal dosimetry would effectively identify in the treatment, as has been shown above in the treatment of breast cancer, errors that do not appear in conventional in vivo dosimetry (for example, a poor orientation of the corner filter). This kind of mistake can very well be

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éliminé, en appliquant au système des filtres supplémentaires de record and verify (Varis) sans pour cela devoir traiter le patient, à la première séance, selon une procédure inadéquate. La dosimétrie portique de ce type implique une approche statistique, où l'on définit les normes d'un bon traitement . Pour le développe- ment de compensateurs individuels par exemple, il faut de même se poser la question de savoir si l'emploi de la dosimétrie portique est le moyen optimal de développer un compensateur ou simplement de bien contrôler un compensateur ?
Certaines écoles ne préconisent-elles pas que le développement des compensateurs ou encore le choix d'un filtre en coin est du ressort du système de planification des doses ou des modules associés au système de planification des doses. L'idéal serait de faire appel à une imagerie physiologique de qualité diagnostique pour visualiser.
eliminated, by applying to the system additional filters of record and verify (Varis) without having to treat the patient, at the first session, according to an inadequate procedure. Portal dosimetry of this type involves a statistical approach, where the standards of good treatment are defined. For the development of individual compensators, for example, the question is whether the use of portal dosimetry is the optimal way to develop a compensator or simply to control a compensator well?
Some schools do not advocate that the development of compensators or the choice of a wedge filter is the responsibility of the system of planning doses or modules associated with the system of planning doses. Ideally, physiological imaging of diagnostic quality should be used to visualize.

2. 3. - Avènement de l'imagerie physiologique
On peut ajuste titre rétorquer que l'imagerie fonctionnelle est déjà depuis longtemps présente, à savoir : en médecine nucléaire, où des gammas caméras offrant des coupes de ventilation perfusion pulmonaire; en ultrasonographie cardiaque, en montrant le mouvement des parois et des valves du c#ur; ou en fluoroscopie biplane standard révélant la cinématique articulaire ou la motilité gastro-intestinale.
2. 3. - The advent of physiological imaging
One can rightly argue that functional imaging has been around for a long time, namely: in nuclear medicine, where gamma cameras offering pulmonary perfusion ventilation sections; in cardiac ultrasonography, showing the movement of the walls and valves of the heart; or in standard biplane fluoroscopy revealing joint kinematics or gastrointestinal motility.

Alors pourquoi ce regain d'intérêt juste maintenant pour l'imagerie scanographique . physiologique ? C'est parce que la tomodensitométrie CT a évolué jusqu'à un point où avec un scanner CT de haute résolution nous pouvons commencer à structurer, en révélant par exemple la pathologie pulmonaire régionale avec une résolution sub- millimétrique. Le CT hélicoïdal multicouches conventionnel offre déjà la capacité de balayer en une seule apnée un volume axial significatifdu thorax ou de l'abdomen.  So why this renewed interest just now for CT imaging. physiological? This is because CT CT has evolved to a point where with a high resolution CT scanner we can begin to structure, revealing for example regional lung pathology with sub-millimeter resolution. Conventional multilayer helical CT already offers the ability to scan a significant axial volume of the chest or abdomen in a single apnea.

. L'Imagerie par résonance magnétique (IRM) a atteint aujourd'hui des vitesses d'imagerie où des temps d'acquisition de coupe aussi petit que 67 msec. Ceci en même temps que l'émergence des coupes du scanner CT à faisceau d'électrons (EBCT) et du scanner CT 4-D multicouches polyconique de moins de 50 msec permet la saisie du mouvement du c#ur battant, le déplacement du diaphragme, le . passage du sang à travers les tissus ou perfusion, et la distribution d'une insufflation marquée avec un gaz radiodense. Les effets des interfaces air-eau sur le signal RMN sont en train d'être utilisés pour estimer les dimensions des alvéoles pulmonaires pendant qu' il semble être à l'#il un petit signal de rien du tout venant du champ pulmonaire dans une image RMN du thorax, et l'usage de l'hélium hyperpolarisé ou du gaz xénon est en train de permettre via la RMN l'imagerie de la structure . Magnetic resonance imaging (MRI) has now reached imaging speeds where cutting acquisition times as small as 67 msec. This, together with the emergence of electron beam CT (EBCT) and polyconic multi-layer CT 4-D CT scans of less than 50 msec, allows the capture of beating heart motion, diaphragm displacement , the . passage of blood through the tissues or perfusion, and the distribution of a marked insufflation with a gas radiodense. The effects of the air-water interfaces on the NMR signal are being used to estimate the dimensions of the pulmonary alveoli while it seems to be at the # a small signal of nothing at all from the pulmonary field in an image. NMR of the thorax, and the use of hyperpolarized helium or xenon gas is permitting via NMR imaging of the structure

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pulmonaire. La résolution expérimentale de la RMN et du radioscanner CT a été construite de telle sorte qu'elle autorise une résolution de l'ordre des microns, procurant une visualisation des vaisseaux à l'interface vraie de l'oxygène délivré aux tissus. La Tomographie à émission de positron (PET), couplée au détail anatomique dérivé du CT aux rayons X et de l'IRM, est en train de produire des images des relations structure / fonction impliquées. La pratique de la Radiologie a toujours été hautement tributaire de la collaboration entre physiciens et ingénieurs électriciens pour aboutir à une physiologie intégrée. Dans les descriptions suivantes, nous passons en revue les approches actuelles d'imagerie et d'analyse d'images qui autorisent le médecin et le scientifique de commencer à quantifier et à visualiser, en réseau ou sur un seul appareil, la structure en même temps que la fonction.  pulmonary. The experimental resolution of NMR and CT CT was constructed in such a way that it allows micron resolution, providing visualization of the vessels at the true interface of oxygen delivered to tissues. Positron emission tomography (PET), coupled with the anatomical detail derived from X-ray CT and MRI, is producing images of the structure / function relationships involved. The practice of Radiology has always been highly dependent on the collaboration between physicists and electrical engineers to achieve an integrated physiology. In the following descriptions, we review current imaging and image analysis approaches that allow the physician and scientist to begin to quantify and visualize, in a network or on a single device, the structure at the same time. that function.

2.3.1. - Imagerie physiologique en réseau informatique On peut pour ce faire disposer en effet d'un système d'appareils en réseau et d'une architecture PACS centralisée ou non comprenant dans la première alternative, une unité de stockage à délai court ou sinon un système d'archives décentralisés avec archivages multiples. La mise en #uvre réussie sur une large échelle de la thérapie image-guidée en réseau exige une infrastructure spécialisée, spécialement un réseau de haute performance, cartographie de surcroît sur le PACS d'un ensemble hospitalier ou même de plusieurs hôpitaux. Dans un environnement de recherche, ce réseau doit avoir des zones spécialisées de stockage réparties sur plusieurs sites qui fournissent un accès pointu et immédiat, nécessaire aux images clés. Pour satisfaire à n'importe quelles nouvelles exigences émergeantes, tel que lorsque les nouveaux systèmes et accessoires soient intégrés à l'infrastructure existante, la flexibilité du réseau et de ses composants est également requise. Il n'est donc pas possible de délivrer des images à un environnement thérapeutique complexe et intensif sans la collaboration et l'implication d'un département de Radiologie. Il y a donc une augmentation inévitable de la charge de travail pour le personnel et donc du coût de revient des actes. Le but poursuivi étant pourtant de créer, de décrire, de manipuler, et d'appliquer, à un coût additionnel minime, des images à un environnement thérapeutique avec une disponibilité, une fiabilité et une exactitude élevées. Il faut et c'est la clé du succès - une équipe multidisciplinaire devant comprendre des chirurgiens, des radiologues, des radio-oncologistes, des physiciens, et des ingénieurs dispensateurs d'images appropriées en même temps qu'un staff de soutien technique compétent, qui se mobilise en permanence autour de ce système. 2.3.1. Physiological Imaging in a Computer Network It is possible to have a system of networked devices and a centralized or non-centralized PACS architecture including in the first alternative a storage unit with a short delay or else a system of data storage. decentralized archives with multiple archiving. The successful implementation of network-based image-guided therapy on a large scale requires specialized infrastructure, especially a high-performance network, in addition to mapping the PACS of a hospital complex or even several hospitals. In a search environment, this network must have specialized storage areas across multiple sites that provide sharp and immediate access necessary for keyframes. To meet any new emerging requirements, such as when new systems and accessories are integrated into the existing infrastructure, the flexibility of the network and its components is also required. It is therefore not possible to deliver images to a complex and intensive therapeutic environment without the collaboration and involvement of a Department of Radiology. There is therefore an inevitable increase in the workload for the staff and therefore the cost of the acts. The goal, however, is to create, describe, manipulate, and apply, at minimal additional cost, images to a therapeutic environment with high availability, reliability, and accuracy. It is and is the key to success - a multidisciplinary team that includes surgeons, radiologists, radiation oncologists, physicists, and appropriate image-providing engineers along with a knowledgeable technical support staff, which is constantly mobilized around this system.

On sait par ailleurs qu'une architecture centrale d'une telle nature est vulnérable et It is also known that a central architecture of such a nature is vulnerable and

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qu'une structure décentralisée est en revanche redondante et débite, selon les sources, des données à des vitesses très différentes. Et, qui d'autres surtout que le
Radio-oncologiste a par ailleurs besoin d'un dossier technique d'irradiation d'un patient ? Une telle organisation serait donc surdimensionnée pour un usage de routine en Radio-oncologie. En outre, le patient est unique et ne peut être, si ce n'est successivement dans le temps, réparti sur plusieurs machines en même temps. Le temps s'additionnant au temps et représentant un coût horaire en main d'oeuvre et une prise en charge plus longue, lorsque le patient doit successivement passer de l'un à l'autre avec multiplication des gestes, des mesures et de leurs conditions . d'exécution ; multiplication aussi du nombre d'interventions et d'intervenants ; multiplication enfin d'interfaces machine-opérateur (nombre de convolution nécessaire augmente) et d'opportunités d'erreur. Le réseau ne synchronise pas l'ensemble mais superpose les différents gestes et additionne leurs erreurs et imprécisions. Tout cela est, en ce qui concerne la Radiothérapie, dommageable et . bien compliqué : Trouver un moyen pour simplifier le maniement d'ensemble et la mettre à la disposition du plus grand nombre est l'objectif primordial affiché par cette nouvelle invention.
whereas, on the other hand, a decentralized structure is redundant and, depending on the source, debits data at very different speeds. And, who else especially that the
Radio-oncologist also needs a technical file of irradiation of a patient? Such an organization would therefore be oversized for routine use in radiation oncology. In addition, the patient is unique and can not be, if not successively in time, spread over several machines at the same time. The time adding to the time and representing an hourly labor cost and a longer care, when the patient must successively pass from one to the other with multiplication of gestures, measures and their conditions . execution; multiplication of the number of interventions and stakeholders; finally multiplication of machine-operator interfaces (number of convolution necessary increases) and opportunities for error. The network does not synchronize the set but superimposes the various gestures and adds their errors and inaccuracies. All this is, with regard to Radiotherapy, harmful and. very complicated: Finding a way to simplify the overall handling and make it available to the greatest number is the primary objective of this new invention.

Il n'en demeure pas moins que là où un réseau informatique dédié à la chirurgie image-guidée qui connecte, comme à l'Université d'Iowa (John W. Haller et al, . 2001), tous les appareils d'imagerie (CT et RMN) aux appareils de planification de traitement, aux consoles de radiochirurgie, et aux consoles chirurgicales, peut certes assurer en différé un transfert rapide et efficace des images à partir d'un appareil d'imagerie vers la console chirurgicale de navigation en salle d'opération. Le serveur du réseau fournit également des images aux PCs du pupitre de commande, . où la planification préchirurgicale peut être faite. Ceci n'est pas sans poser des problèmes en pratique radiothérapique.  Nevertheless, where a computer network dedicated to image-guided surgery connects, as at the University of Iowa (John W. Haller et al., 2001), all imaging devices ( CT and NMR) to treatment planning devices, radiosurgery consoles, and surgical consoles, can of course provide a quick and efficient transfer of images from an imaging device to the surgical navigation console. operation. The network server also provides images to the PCs on the control panel. where pre-surgical planning can be done. This is not without problems in radiotherapeutic practice.

Jusqu'à présent, il n'était pas possible d'éviter d'irradier par ailleurs les tissus sains lors de la radiothérapie d'un cancer, car il n'y existait qu'un nombre limité d'angles de tir potentiels, le champ d'irradiation étant défini de façon figée. Avec l'accumulation dans la littérature de la preuve que la Radiothérapie peut être associée à une gamme de séquelles très tardives, certaines d'entre elles pouvant se manifester aussi tardivement que 20 années plus tard ou davantage après la thérapie initiale, il peut sembler intéressant que le patient cancéreux bénéficiant d'une survie longue ne soit pas, comme le pensent S. M. Bentzen et S. Dische (2001), dans la position du Roi
Dionysus 1er envieux de Damoclès se réjouissant de la grandeur et de la joie plus
Until now, it was not possible to avoid irradiating otherwise healthy tissue during radiotherapy of cancer, because there were only a limited number of potential angles of fire, the irradiation field being defined in a fixed manner. With evidence accumulating in the literature that Radiation Therapy may be associated with a range of late sequelae, some of which may occur as late as 20 years later or more after initial therapy, it may seem interesting that the cancer patient with long survival is not, as SM Bentzen and S. Dische (2001) believe, in the position of the King
Dionysus 1st envious of Damocles rejoicing in greatness and joy more

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brève d'un banquet luxurieux mais s'asseyant au même moment sous une épée en train de pendre par un seul poil de cheval au-dessus de sa tête.  brief of a luxurious banquet but sitting at the same time under a sword hanging by a single horse hair over his head.

2. 3.2. - Imagerie physiologie intégrée à la Radiothérapie
En ce qui concerne d'autre part le contrôle des traitements plus sophistiqués, telle que la modulation d'intensité, il est bien évident que le seul moyen de contrôler la précision dosimétrique est de mesurer sur un fantôme avec un détecteur précis la modulation en intensité de la dose qui correspondrait à la distribution désirée. Si ce genre de mesures fait partie des critères d'acceptation d'un traitement et que l'on devra bien vite passer, d'un point de vue quotidien, à l'emploi en pratique de la . distribution de dose mesurée, en cours de traitement, par imagerie portique. Il ne fait aucun doute qu'à plus forte raison la collection permanente des données du système d'acquisition comme le propose ici le scanner à faisceau d'électrons (Imatron's C-
150 électron beam CT scanner. Electron beam CT scanning.) associé aux caméras à rayons X mesurant, dans un ensemble dit Bi-linac, les caractéristiques dosimétriques . des faisceaux ; celles sur les inhomogénéités du volume traversé par les radiations, lisibles sur les coupes scanographiques qui serait, en la matière, un must. Et c'est justement ce que réalise en permanence, comme nous le verrons dans le descriptif ci-après, le dispositif Bilinac-Imatron couplé à un serveur type console de dosimétrie en ligne et en temps réel du brevet n 01/01133. Comme on peut s'en . apercevoir, la Radiothérapie classique par faisceau externe utilise, même dans la technique la plus utilisé des feux croisés de l'état actuel de l'art, essentiellement les effets de freinage des particules dans le milieu intratissulaire.
2. 3.2. - Imaging Physiology Integrated to Radiotherapy
On the other hand the control of more sophisticated treatments, such as intensity modulation, it is obvious that the only way to control the dosimetric accuracy is to measure on a phantom with a precise detector the intensity modulation. the dose that would correspond to the desired distribution. If such measures are part of the criteria of acceptance of a treatment and that one will have quickly to pass, from a daily point of view, to the employment in practice of the. measured dose distribution, during treatment, by gantry imaging. There is no doubt that the permanent collection of data from the acquisition system, as proposed here by the electron beam scanner (Imatron's C-
150 electron beam CT scanner. Electron beam CT scanning.) Associated with X-ray cameras measuring, in a set called Bi-linac, the dosimetric characteristics. beams; those on the inhomogeneities of the volume crossed by the radiations, readable on the scanographic sections which would be, in the matter, a must. And this is exactly what is constantly realized, as we will see in the description below, the device Bilinac-Imatron coupled to a server type console dosimetry online and real time patent n 01/01133. As it is possible. In conventional external beam radiotherapy, even in the most widely used cross-fire technique of the present state of the art, the effects of particle braking in the intratissular medium are used.

En effet dans une des formes de réalisation du dispositif Bilinac-Imatron, tel que le collisionneur SLC, on peut concevoir que pour l'irradiation aux faisceaux d'élect . rons que la collision se produise entre le faisceau d'électrons d'une part et le faisceau de positrons d'autre part et que pour l'irradiation aux photons que la collision se produise entre les deux faisceaux de même énergie ou d'énergies différentes. C'est le SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) transformé en collisionneur linéaire médical ou mieux le J.L.C. japonais (Japan Linear Collider : . JLC-1 , KEK Report 92-16 ; 1992. ). La dosimétrie s'attelle ici à quantifier principalement, dans le volume cible, les interactions électromagnétiques des deux faisceaux d'irradiation simultanée. C'est pourquoi nous proposons pour ce faire de recourir dans la nouvelle invention aux logiciels qui ont déjà fait leur preuve sur toutes les consoles de dosimétrie et de simulation virtuelle disponible dans l'art et qui sont sur le marché depuis déjà au moins une vingtaine d'années.  In fact, in one of the embodiments of the Bilinac-Imatron device, such as the SLC collider, it is conceivable that for irradiation with electron beams. that the collision occurs between the electron beam on the one hand and the positron beam on the other and that for the photon irradiation the collision occurs between the two beams of the same energy or different energies . It is the SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) transformed into a medical linear collider or better the J.L.C. Japanese Linear Collider: JLC-1, KEK Report 92-16, 1992.). The dosimetry is here focused on quantifying, in the target volume, the electromagnetic interactions of the two beams of simultaneous irradiation. That is why we propose to use in the new invention software that have already proven themselves on all the dosimetry and virtual simulation consoles available in the art and have been on the market for at least 20 years. years.

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De plus en plus des procédures d'assurance de qualité sont développées en vue d'actes de radiothérapie conformationnelle au faisceau des rayons X à intensité modulée (IMRT) utilisant des collimateurs multi-lames dynamiques (MLC). La procédure vérifie un type de faisceau à intensité modulée des rayons X prescrit avec la visualisation beam eye's view (BEV) du faisceau, avant que la procédure de traitement ne soit appliquée à un patient. Elle vérifie que a) les fichiers de l'ordinateur séquençant les lames soient correctement transférés à l'ordinateur de contrôle de l'accélérateur linéaire ; b) le traitement puisse être correctement exécuté sans aucune erreur de la machine. Le système BIS [Beam Imaging System] d'image- rie rapide du faisceau consistant en un écran Gd202S de scintillation, une caméra charge-coupled device (CCD), et un ordinateur portable personnel (PC portable,
Wellhofer Dosimétrie, Schwarzenbruck, Allemagne) a été proposé à cette fin. Des images de référence y sont dérivées des fichiers séquençant les lames et qui sont utilisés pour piloter un système MLC dynamique, comme celui du Varian Oncology
Systems (Palo Alto, CA). Une méthode de corrélation a été développée par Ma et coll. pour comparer les mesures de BIS avec les images de référence calculées. Un coefficient de corrélation est calculé, en utilisant 26 champs corrects à intensité modulée, et qui s'est révélé être un discriminant fiable pour identifier les fichiers inexacts de délivrance de traitement. Cette étude de L. Ma et coll. (1997) a démontré la faisabilité pour utiliser le BIS et la méthode de corrélation, afin de réaliser en ligne les tâches d'assurance de qualité par le BEV, pour des champs de traitement RIM ou IMRT.
Increasingly quality assurance procedures are being developed for modulated-intensity X-ray beam (IMRT) conformal radiotherapy procedures using dynamic multi-leaf collimators (MLCs). The procedure verifies an X-ray modulated beam type prescribed with the beam eye's view (BEV) of the beam, before the treatment procedure is applied to a patient. It verifies that a) the computer files sequencing the slides are correctly transferred to the Linear Accelerator Control Computer; b) the processing can be performed correctly without any machine error. The Beam Imaging System (BIS) is a fast beam imaging system consisting of a Gd202S scintillation screen, a charge-coupled device (CCD) camera, and a personal laptop (portable PC,
Wellhofer Dosimetry, Schwarzenbruck, Germany) was proposed for this purpose. Reference images are derived from the slide sequencing files that are used to drive a dynamic MLC system, such as Varian Oncology.
Systems (Palo Alto, CA). A correlation method has been developed by Ma et al. to compare the BIS measurements with the calculated reference images. A correlation coefficient is calculated, using 26 correct intensity-modulated fields, which has been shown to be a reliable discriminator for identifying inaccurate treatment delivery files. This study by L. Ma et al. (1997) demonstrated the feasibility of using the BIS and the correlation method to perform BEV quality assurance tasks online for RIM or IMRT treatment fields.

Toutefois, le désir d'améliorer le contrôle tumoral local et la guérison de beaucoup plus des patients, atteints de cancer, couplé aux progrès de la technologie des ordina- teurs ainsi que des modèles des accélérateurs linéaires, a stimulé les développements des techniques de Radiothérapie tridimensionnelle conformationnelle. Des plans de traitement optimisés, ayant pour but de délivrer une dose élevée à la cible, tout en minimisant la dose aux tissus environnants, peuvent être délivrés par des champs multiples, chacun avec des traitements d'intensités du faisceau modulées (IMRT), du point de vue spatial, ou avec des traitements en tranches multiples ou tomothérapie. Pour délivrer des plans de traitement optimisés, la toute dernière méthode est l'arc thérapie à intensité modulée (IMAT = Intensity- modulated arc therapy) destinée à améliorer encore le ratio thérapeutique. Elle utilise un mouvement continu du statif, tel qu'en arc thérapie conventionnelle. A la différence de l'arc thérapie conventionnelle, la forme du champ, qui est conformé par le colli-  However, the desire to improve the local tumor control and healing of many more cancer patients, coupled with advances in computer technology and linear accelerator models, has stimulated the development of radiotherapy techniques. three-dimensional conformational. Optimized treatment plans, aimed at delivering a high dose to the target, while minimizing the dose to the surrounding tissues, can be delivered by multiple fields, each with modulated beam intensity (IMRT), space point of view, or with multiple slice treatments or tomotherapy. To deliver optimized treatment plans, the latest method is Intensity Modulated Arc Therapy (IMAT) to further improve the therapeutic ratio. It uses a continuous movement of the stand, such as in conventional arc therapy. Unlike conventional arc therapy, the shape of the field, which is shaped by the colli-

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mateur multi-lames, change au cours de la rotation du statif. Des distributions arbitraires d'intensité 2 D du faisceau, à des angles différents du faisceau, sont ainsi délivrées avec des arcs multiples du faisceau se superposant. C'est pourquoi un système capable de délivrer l'IMAT a été mis en oeuvre. Un exemple illustrant la faisabilité de cette nouvelle technique en tomothérapie est donné et discuté par rapport à d'autres schémas de délivrance, basés sur la tranche (C.X. Yu, 1995).  Multi-blade controller, changes during rotation of the stand. Arbitrary intensity distributions 2 D of the beam, at different angles of the beam, are thus delivered with multiple arcs of the beam superimposed. This is why a system capable of delivering IMAT has been implemented. An example illustrating the feasibility of this new tomotherapy technique is given and discussed in relation to other delivery schemes, based on the slice (C.X. Yu, 1995).

Excepté pour la tomothérapie, le concept du Bi-linac est aussi apte à réaliser aussi bien l'IMRT que l'IMAT, voire une combinaison mixte des deux avec un gain de temps considérable et sans aucune augmentation pour le personnel de la charge de travail. Except for tomotherapy, the Bi-linac concept is also capable of performing both IMRT and IMAT, or even a combination of both, with considerable time savings and no increase for workload staff. .

La radiothérapie à intensité modulée (IMRT) est une nouvelle modalité de traitement conformationnelle, rendue possible par les progrès de la technologie du collimateur multi-lames (MLC), le modelage du faisceau en pinceau et les algorithmes d'optimisation inverse du traitement. Avec l'IMRT, les bénéfices tirés par le patient sont la sauvegarde améliorée de la dose aux tissus normaux et la possibilité d'escalade de la dose. Avec l'IMRT, le risque au patient proviendrait, estime-t-on, de l'erreur sur la dose. Pour ce faire, plusieurs sources potentielles d'erreur de dose ont été, d'une part, dénombrées : (a) les inexactitudes dans les contrôles d'un accélérateur et/ou d'un MLC ; b) celles sur l'installation du patient et/ou les mouve- ments d'organes ; et (c) l'inexactitude d'un algorithme de calcul de la dose. Et il s'agit, d'autre part, l'erreur humainejamais évaluée en pratique quotidienne. Modulated intensity radiation therapy (IMRT) is a new form of conformational processing, made possible by advances in multi-blade collimator (MLC) technology, brush-beam modeling and inverse optimization algorithms. With IMRT, the benefits derived by the patient are the improved backup of the dose to normal tissues and the possibility of escalation of the dose. With the IMRT, the risk to the patient would come, it is estimated, from the error on the dose. To do this, several potential sources of dose error were, on the one hand, enumerated: (a) inaccuracies in the controls of an accelerator and / or MLC; (b) those on the patient's facility and / or organ movements; and (c) the inaccuracy of a dose calculation algorithm. And it is, on the other hand, the human error never evaluated in daily practice.

Il n'existe pourtant que trois niveaux seulement de vérification de l'exactitude d'un calcul de la dose par un système de planification du traitement d'IMRT, à savoir : (a) au niveau du manufacturier d'un système commercial de planification de traitement ; (b) en clinique, durant une phase de proposition d'un système IMRT ; et (c) dans les études du fantôme spécifique du patient. Pour que tout ceci soit utile, il faut parvenir à une mise en #uvre en temps réel. C'est justement ce que propose, dans une étude spécifique du fantôme du patient, le descriptif ci-dessus où un plan d'IMRT est d'abord généré avec une seule coupe scanographique du patient, contenant le volume cible. Les fluences optimisées du patient sont ensuite appliquées à une coupe scanographique d'un fantôme équivalent eau. L'étape essentielle pour recalculer les doses implique d'utiliser, eu égard à la géométrie du fantôme, le système IMRT. La vérification dosimétrique se situe pour le fantôme entre les doses mesurées et celles calculées. Une étude spécifique du fantôme du patient est une labeur intense. Pour la délivrance de l'IMRT par une fenêtre coulissante, une There are, however, only three levels of verification of the accuracy of a dose calculation by an IMRT treatment planning system, namely: (a) at the level of the manufacturer of a commercial planning system treatment ; (b) in the clinic, during a proposal phase of an IMRT system; and (c) in studies of the specific phantom of the patient. For all this to be useful, real-time implementation must be achieved. This is precisely what is proposed in a specific study of the patient's phantom, the above description where an IMRT plan is first generated with a single CT scan of the patient, containing the target volume. The optimized fluences of the patient are then applied to a CT scan of a water equivalent phantom. The essential step to recalculate the doses involves using, with respect to the geometry of the phantom, the IMRT system. Dosimetric verification is for the phantom between measured and calculated doses. A specific study of the patient's ghost is intense work. For the issuance of IMRT by a sliding window, a

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différence dans l'installation de l'unité moniteur entre les plans du fantôme et le patient peut compliquer la validation de l'étude du fantôme. Un caractère de bonus d'une étude sur fantôme est que l'étude vérifie si les contrôles d'un accélérateur et/ou d'un MLC est en train de se comporter, au moins pour le jour où l'étude a été réalisée, de façon adéquate.  difference in the installation of the monitor unit between the phantom planes and the patient can complicate the validation of the study of the ghost. A bonus feature of a ghost study is that the study checks whether the controls of an accelerator and / or MLC are behaving, at least for the day the study was conducted, adequately.

2. 3.3. - Méthode et stratégie d'irradiation ciblée par intensité modulée L'irradiation thérapeutique proprement dite est toujours précédée par une préparation minutieuse. Il faut localiser tout d'abord, avec précision à l'aide du scanner et de l'IRM, la tumeur. Le médecin peut alors définir le volume de tissus sains à préserver. Il définit par ailleurs pour chacun des volumes la dose de rayons à délivrer. Puis il simule, à l'aide de l'ordinateur de planification-RIM, l'irradiation prévue. L'ordinateur divise la zone à irradier en différents champs, qui peuvent euxmêmes être subdivisés jusqu'à 44. 000 segments. L'ordinateur propose ensuite pour chaque champ un grand choix d'irradiations différentes, prenant en compte les effets sur les champs voisins ainsi que sur les différents segments, et permettant ainsi de mettre au point un plan d'irradiation sur mesure. On augmente, lorsque le rayonnement traverse la tumeur, l'intensité d'irradiation de ce segment. Si par contre l'irradiation passe en tissus sains, on diminue l'intensité. C'est ainsi que l'on crée un grand nombre de petits champs d'irradiation isodirectionnelle ayant chacun une intensité différente. 2. 3.3. - Method and targeted irradiation strategy by modulated intensity The actual therapeutic irradiation is always preceded by a careful preparation. It is necessary to locate first, with precision using CT and MRI, the tumor. The doctor can then define the volume of healthy tissue to preserve. He also defines for each volume the dose of rays to be delivered. Then he simulates, using the planning computer-RIM, the planned irradiation. The computer divides the area to be irradiated into different fields, which can themselves be subdivided up to 44,000 segments. The computer then proposes for each field a large choice of different irradiations, taking into account the effects on the neighboring fields as well as on the different segments, and thus making it possible to develop a tailored irradiation plan. When the radiation passes through the tumor, the irradiation intensity of this segment is increased. If, on the other hand, the irradiation passes into healthy tissues, the intensity is reduced. Thus, a large number of small fields of isodirectional irradiation, each having a different intensity, are created.

Lorsque l'ordinateur a finalement calculé la meilleure stratégie d'irradiation, l'irradiation proprement dite au moyen l'accélérateur linéaire d'électrons peut alors débuter. Le faisceau des rayons débité par cet accélérateur linéaire est modelé dès sa sortie de l'appareil en trois dimensions par un collimateur lamellaire, formé de 120 lamelles en plomb ou en tungstène, pouvant chacune être actionnée de façon indivi- duelle, et qui tournent lors de l'émission dans les champs d'irradiation. Il est ainsi possible d'épargner avec une grande précision certaines zones tissulaires et de faire varier dans le champ d'irradiation l'intensité des rayons - dans les trois dimensions de l'espace : longueur, largeur et profondeur-. C'est à la précision de l'irradiation et surtout à l'augmentation de cette précision en même temps qu'à une différenciation plus grande entre la dose tumorale et la dose aux tissus sains, qui ouvrirait par ce biais la voie à une meilleure connaissance de la tolérance des tissus sains, que s'attelle encore comme nous l'avons déjà dit cette nouvelle invention. Pour atteindre cette précision, certains éléments sont indispensables : accessoires sans doute adaptés à une bonne immobilisation du patient ; acquisition tridimensionnelle exacte  When the computer has finally calculated the best irradiation strategy, the actual irradiation by means of the linear electron accelerator can then begin. The beam of rays produced by this linear accelerator is modeled as soon as it leaves the apparatus in three dimensions by a lamellar collimator, formed of 120 lamellae of lead or tungsten, each of which can be actuated individually, and which turn when emission in the irradiation fields. It is thus possible to save certain tissue areas with great precision and to vary the radiation intensity in the irradiation field - in the three dimensions of space: length, width and depth. It is to the precision of the irradiation and especially to the increase of this precision at the same time as to a greater differentiation between the tumor dose and the dose to the healthy tissues, which would open by this way the way to a better knowledge of the tolerance of healthy tissues, which is still working as we have already said this new invention. To achieve this accuracy, certain elements are essential: accessories probably adapted to a good immobilization of the patient; exact three-dimensional acquisition

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non seulement des contours externes, du volume tumoral et des tissus sains avoisinants, mais encore de leurs variations dans le temps ; un système informatique ainsi que des logiciels permettant de reconstruire en trois dimensions et en fonction iu temps ces données anatomiques, d'optimiser la technique d'irradiation et de cal- ;uler la distribution en 3-D des doses. La RIM permet certes d'obtenir le même taux de guérison des cancers qu'avec la radiothérapie habituelle, mais avec beaucoup moins d'effets secondaires, puisque le tissu sain y semble mieux préservé. Cette méthode permet d'augmenter la dose de rayonnement et donne, dans certains types de cancer, un meilleur taux de guérison. La RIM est particulièrement utile en cas des tumeurs se situant près d'organes sains ou présentant une structure tridimensionnelle ramifiée. On peut, dans la mesure où cette nouvelle technique est actuellement utilisée surtout pour les cancers de la sphère ORL, étendre dans le cadre de la présente invention son champ d'application au traitement des cancers de la prostate, des tumeurs gynécologiques ainsi que des cancers de l'enfant, où il est particulière- ment important de préserver les tissus sains. Mais, nous dit-on, le manque de personnel qualifié et d'appareils disponibles risquent d'en limiter l'utilisation. Au mieux une à deux personnes par mois pourraient bénéficier dans l'état de l'art actuel de la RIM. Ce qui en limite l'accès de façon drastique. D'où la nécessité dans le cadre de la présente invention de matérialiser constamment la cible elle-même, et non à un moment donné comme dans l'art ancien son ombre portée, et en déterminer ['isocentre. C'est ce que nous entendons, par opposition à la simulation dite virtuelle faite en l'absence du patient, par Simulation clinique (C. Mwanza-Chabunda, PhD Thesis, ULP ; 2000), où il existe une symétrie de transformation, dans la mesure où la symétrie veut aujourd'hui dire une similitude des parties opposées, la reproduction exacte à la gauche de ce qui est à droite (Violet-le-Duc) 2. 3.4. - Simulation avec l'imagerie physiologique En ce domaine aussi l'aspiration à bien faire n'est pas récompensée, faute d'une technologie adéquate de planification de la Radiothérapie. Le thème distinctif de cette nouvelle invention sera donc la notion de la permanence de la "démonstration" radiologique in situ d'une cible avec ses différents repères surfaciques dynamiques, là où l'art ancien a toujours eu recours au fantôme anthropomorphique figé et à des représentations historiques. La famille conceptuelle, à laquelle renvoie le mot démontrer , englobe de plein droit non seulement les variantes dures , dont les domaines d'application sont objectifs ; mais aussi les concepts aux contours variables, entre autres, mais statistiquement bien définies que, sous la technique de  not only external contours, tumoral volume and surrounding healthy tissues, but also their variations over time; a computer system and software to reconstruct three-dimensional and time-based anatomical data, to optimize the irradiation technique and to cal- lot the 3-D distribution of doses. The RIM certainly allows to obtain the same cancer cure rate with the usual radiotherapy, but with much fewer side effects, since the healthy tissue seems to be better preserved. This method increases the dose of radiation and gives, in some types of cancer, a better cure rate. RIM is particularly useful for tumors located near healthy organs or having a three-dimensional branched structure. It is possible, inasmuch as this new technique is currently used especially for cancers of the ENT sphere, to extend within the scope of the present invention its field of application to the treatment of prostate cancers, gynecological tumors and cancers. of the child, where it is particularly important to preserve healthy tissue. But, we are told, the lack of qualified personnel and available devices may limit its use. At best one to two people a month could benefit in the current state of the art of the RIM. This limits access drastically. Hence the necessity in the context of the present invention of constantly materializing the target itself, and not at a given moment, as in the ancient art, its drop shadow, and determining its isocenter. This is what we mean, as opposed to the so-called virtual simulation done in the absence of the patient, by clinical simulation (C. Mwanza-Chabunda, PhD Thesis, ULP, 2000), where there is a symmetry of transformation, in the extent to which symmetry today means a similarity of the opposite parts, the exact reproduction on the left of what is on the right (Violet-le-Duc) 2. 3.4. - Simulation with physiological imaging In this area also the aspiration to do well is not rewarded, for lack of a suitable technology for planning Radiotherapy. The distinctive theme of this new invention will therefore be the notion of the permanence of the radiological "demonstration" in situ of a target with its different dynamic surface references, where the ancient art has always resorted to the fixed anthropomorphic ghost and to historical representations. The conceptual family, to which the word "demonstrate" refers, comprehensively encompasses not only the hard variants, whose fields of application are objective; but also the concepts with variable contours, among others, but statistically well defined that, under the technique of

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simulation virtuelle, introduisent mal finalement les termes de volume cible prévisionnel , PTV, de volume cible macroscopique, GTV, et de volume cible anatomo-clinique, CTV, etc. Toutes ces terminologies ont cependant pour visée d'établir les propriétés de l'objet de la simulation, le volume cible conformationnel.  virtual simulation, ultimately introduce the terms of forecast target volume, PTV, macroscopic target volume, GTV, and anatomo-clinical target volume, CTV, etc. All these terminologies, however, aim to establish the properties of the object of the simulation, the target conformational volume.

On se rend vite compte que l'acte clinique ne peut pas toujours être objectif, dans tous ces derniers cas où le fantôme inanimé est objectivé, et la précision de l'image scanographique bien lue ne peut être tout le temps de rigueur ; l'excellence scientifique de la méthode ne peut pas trouver son compte dans ce référentiel à géométrie variable. La planification tridimensionnelle de traitement et la simulation CT sont certes aujourd'hui largement utilisées pour le traitement d'une diversité des cancers. Comme par exemple au Stanford University Medical Center, où un examen CT de planification de traitement est obtenu avant l'irradiation thérapeutique du sein afin d'optimiser la distribution de la dose au sein traité et pour limiter l'irradiation du sein opposé, du c#ur, et des poumons. Dans un article dont résultats ci-après, Mehta et Goffinet (2001) passent en revue les découvertes fortuites qu'ils ont faites, dans des conditions de lecture a posteriori, sur une revue soigneuse de coupes utilisées à des fins de planification à partir d'une seule lecture d'une coupe scanographique unique. One quickly realizes that the clinical act can not always be objective, in all these last cases where the inanimate phantom is objectified, and the precision of the scanned image well read can not be all the time of rigor; the scientific excellence of the method can not find its account in this repository with variable geometry. Three-dimensional treatment planning and CT simulation are nowadays widely used for the treatment of a variety of cancers. As for example at Stanford University Medical Center, where a CT treatment planning review is obtained prior to therapeutic breast irradiation to optimize the distribution of the dose to the treated breast and to limit the irradiation of the opposite breast, c #ur, and lungs. In an article whose results below, Mehta and Goffinet (2001) review the fortuitous discoveries they made, under posterior reading conditions, on a careful review of slices used for planning purposes from a single reading of a single CT scan.

Entre 1997 et 1999, 153 patients ont en effet été adressé pour radiothérapie du sein ou de la paroi thoracique et ont de ce fait subi un examen scanographique. Les coupes de planification ont d'emblée été étendues pour inclure non seulement le sein, mais aussi le cou, le thorax, et le foie. Un résident et un Radio-oncologiste soignant avaient au préalable revu soigneusement chaque coupe, avant d'approuver le plan de traitement. Aucune découverte anormale n'a été faite alors, dans le département de Radiologie, par un soignant ni une imagerie diagnostique additionnelle ni une autre évaluation non plus, lorsque celle-ci s'avérait nécessaire, n'a été demandée. Ce sont ces 153 coupes séquentielles qui ont donc été revues, et 17 anomalies non-suspectées ont été observées (11 %). Les anomalies comprenaient le poumon (n = 4), le foie (n = 3), la vésicule biliaire (n = 4), l'oesophage (n = 2), les ganglions lymphatiques (n = 3), et le sein. Toutes ces anomalies qui stigmatisent l'erreur humaine ont été évaluées avec des examens d'imageries additionnelles et/ou des consultations appropriées. Quatre de ces anomalies représentaient des foyers additionnels de cancer (3 %) et modifiaient en conséquence le plan de traitement. Between 1997 and 1999, 153 patients were referred for radiotherapy of the breast or chest wall and therefore underwent a CT scan. The planning cuts were immediately expanded to include not only the breast, but also the neck, thorax, and liver. A resident and a Radiation Oncologist had carefully reviewed each section before approving the treatment plan. No abnormal findings were made then, in the Department of Radiology, by a caregiver or additional diagnostic imaging or another assessment either, when it was necessary, was requested. It was these 153 sequential sections that were reviewed, and 17 non-suspected abnormalities were observed (11%). The abnormalities included the lung (n = 4), the liver (n = 3), the gallbladder (n = 4), the esophagus (n = 2), the lymph nodes (n = 3), and the breast. All of these abnormalities that stigmatize human error were evaluated with additional imaging studies and / or appropriate consultations. Four of these abnormalities represented additional cancer foci (3%) and modified the treatment plan accordingly.

Les résultats ont tout de suite plaidé en faveur du fait que les coupes scanographiques de planification de traitement tridimensionnel du cancer du sein The results immediately argued for the fact that three-dimensional CT scan of breast cancer

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devraient être soigneusement revues et au besoin refaites. Si dans cette institution, 11% de ces études de planification contenaient des anomalies, et 3 % démontraient des sites d'implication du cancer du sein non anticipés, c'est dans la scanographie extemporanée réitérée à chaque fraction de traitement que réside en ce moment le nerf véritable de la preuve du biais par rapport à la lisibilité de la lésion cible et de son évolution spontanée dans le temps ou sous l'influence du traitement. La lésion ne doit pas être, de façon non prévisible, une variable aux coordonnées aléatoires, telle que plus cette variable sera dispersée plus la variance sera grande. Et c'est cette idée de la preuve permanente et de la variabilité topographique de la lésion qu'il va falloir préciser et concrétiser avec cette nouvelle invention et mettre en place une symétrie entre le sujet et l'objet visé, tout en dépouillant du même coup de toute connotation d'artifice captieux l'assertion de simulation virtuelle .  should be carefully reviewed and if necessary redone. If in this institution, 11% of these planning studies contained abnormalities, and 3% demonstrated unanticipated sites of breast cancer involvement, it is in repeated extemporaneous CT scanning at each fraction of treatment that resides at this time. the true nerve of evidence of bias in relation to the readability of the target lesion and its spontaneous evolution over time or under the influence of treatment. The lesion should not be, unpredictably, a variable at random coordinates, such that the more this variable is dispersed the greater the variance will be. And it is this idea of the permanent proof and the topographic variability of the lesion that we will have to clarify and concretize with this new invention and establish a symmetry between the subject and the object aimed at, while stripping from the same blow of any captious artifice connotation the assertion of virtual simulation.

2. 4. - Planification du traitement 3D et surveillance
2. 4.1. Balistique en visée scanographique différée et imagerie électronique extemporanée de contrôle La planification de la radiothérapie (RTP) est historiquement parlant devenue avec l'avènement dans les années récentes de la Radiothérapie conformationnelle une discipline de l'image intensive et un des premiers domaines dans lesquels à partir d'une imagerie l'information 3-D est, quand bien même dépendante de façon remarquable de la définition 3-D exacte de la cible et des structures non-cibles, de plus en plus cliniquement exploitée. En plus de l'affichage interactif du cadre en fil de fer ou des modèles façonnés de la surface anatomique des objets, ont été proposé des faisceaux de rayonnement, des appareils modifiants le faisceau ainsi que les distributions de doses calculées, l'utilisation significative de la visualisation directe pertinente de l'anatomie faite récemment à partir des données d'image, pour optimiser géométriquement la mise en place du faisceau, des systèmes dédiés, mettant en #uvre la fonctionnalité des normes des simulateurs de radiothérapie dans la réalité virtuelle sont commercialement disponibles. Des systèmes de simulation CT ( CT simulation ) qui reposent lourdement sur la visualisation 3-D et sur la projection des données d'image pour faire en sorte que la comparaison des radiographies simultanées, réalisées soit avec les radiographies de qualité diagnostique sur un simulateur soit réalisées avec des images morphométriques de mégavoltage, en utilisant les faisceaux thérapeutiques eux-mêmes. Bien que le calcul et l'analyse des distributions de la dose soient une composante importante de
2. 4. - 3D treatment planning and monitoring
2. 4.1. Delayed CT Scanner and Extemporaneous Electronic Control Imaging Radiotherapy planning (RTP) has historically become with the advent in the recent years of Conformational Radiotherapy an intensive image discipline and one of the first areas in which to From an imagery the 3-D information is, even though remarkably dependent on the exact 3-D definition of the target and non-target structures, more and more clinically exploited. In addition to the interactive display of the wire frame or shaped models of the anatomical surface of objects, radiation beams, beam modifying devices and calculated dose distributions have been proposed, the significant use of the relevant direct visualization of anatomy made recently from image data, to geometrically optimize beam placement, dedicated systems, implementing the functionality of the standards of radiotherapy simulators in virtual reality are commercially available. CT simulation systems that rely heavily on 3-D visualization and projection of image data to ensure that simultaneous x-ray comparisons, performed with diagnostic-quality X-ray images on a simulator, are performed with morphometric images of megavoltage, using the therapeutic bundles themselves. Although the calculation and analysis of dose distributions is an important component of

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la conception de la radiothérapie, le ciblage géométrique avec optimisation basée sur l'information anatomique 3-D est fréquemment réalisée, selon Pelizzari et Chen (2000), en différée comme une étape complètement séparée et indépendante des calculs de la dose.  In the design of radiotherapy, geometric targeting with optimization based on anatomical 3-D information is frequently performed, according to Pelizzari and Chen (2000), as a completely separate step independent of dose calculations.

D'autre part, l'association d'un scanner en vue de la tomodensitométrie (CT) et d'un simulateur de traitement, tel que dans le Sim-CT, Elektra Oncology Systems, a été évalué en situation clinique, en Belgique. La qualité d'image, les unités hounsfield (HU) et la linéarité ont été évaluées aussi bien pour leurs implantations que pour la planification de traitement. La dose additionnelle au patient a également été mise en lumière. Les données d'image sont acquises, en utilisant une rangée de détecteurs solides des rayons X fixés à l'extérieur pour intensifier l'image du simulateur. Trois champs de vue différents (FOV : 25,0 cm ; 35,0 cm et 50,0 cm) avec 0,2 cm ; 0,5 cm et 1,0 cm d'épaisseur de coupe peuvent être sélectionnés et le système admet à hauteur isocentrique standard un diamètre d'ouverture de 92,0 cm. La performance du CT a été caractérisée par plusieurs critères : la résolution spatiale, la sensibilité au contraste, la précision géométrique, la fiabilité des unités hounsfield et le niveau de production du rayonnement. Lajauge de résolution spatiale du fantôme de qualité NAQP (Nuclear Associates Quality Phatom) aussi bien que les fonctions de transfert de modulation (FTM) ont été appliquées pour évaluer la résolution spatiale. La sen- sibilité au contraste et les mesures des UH ont été réalisées au moyen du NAQP et un fantôme de conversion qui permet des insertions avec les différentes densités d'électrons. L'index de dose de la tomographie calculée par ordinateur (CTDI) du CT-option a été contrôlé avec une chambre d'ionisation configurée en forme de crayon. La planification de traitement et les calculs de la dose en vue de la correction d'hétérogénéité basée sur les images Sim-CT, générées à partir d'un fantôme anthropomorphique et à partir des 10 patients, ont été comparés aux plans de traitement similaire, basés en revanche sur les images identiques, de CT diagnostique (DCT). On the other hand, the combination of CT for computed tomography (CT) and treatment simulator, such as in Sim-CT, Elektra Oncology Systems, has been evaluated in a clinical situation in Belgium. Image quality, hounsfield units (HU) and linearity were evaluated for both implantations and treatment planning. The additional dose to the patient was also brought to light. The image data is acquired using a row of solid X-ray detectors attached to the outside to intensify the image of the simulator. Three different fields of view (FOV: 25.0 cm, 35.0 cm and 50.0 cm) with 0.2 cm; 0.5 cm and 1.0 cm of cutting thickness can be selected and the system has a standard opening diameter of 92.0 cm at standard isocentric height. The performance of the CT was characterized by several criteria: spatial resolution, contrast sensitivity, geometric accuracy, reliability of hounsfield units and the level of radiation production. The NAQP (Nuclear Associates Quality Phatom) quality phantom spatial resolution gauge as well as the Modulation Transfer Functions (MTFs) were applied to evaluate the spatial resolution. The contrast sensitivity and UH measurements were performed using NAQP and a conversion phantom that allows insertions with different electron densities. CT-option computed tomography (CTDI) dose index was monitored with a pencil-shaped ionization chamber. Treatment planning and dose calculations for heterogeneity correction based on Sim-CT images, generated from an anthropomorphic phantom and from patients, were compared to similar treatment plans, based on contrast identical images, diagnostic CT (DCT).

La dernière rangée des trous, qui sont distingués par lajauge de la résolution spatia- le du NAQP, a soit une largeur de 0,150 cm soit celle de 0,175 cm, dépendant du FOV et du filtre appliqué de reconstruction. Ces derniers sont constitués des courbes FTM montrant des fréquences de coupure allant de 5,3 Ip/cm à 7,1 Ip/cm. The last row of holes, which are distinguished by the NAQP spatial resolution gauge, is either 0.150 cm wide or 0.175 cm wide, depending on the FOV and applied reconstruction filter. The latter consist of FTM curves showing cutoff frequencies ranging from 5.3 Ip / cm to 7.1 Ip / cm.

L'analyse de la régression linéaire des UH versus densités des électrons a révélé un coefficient de corrélation de 0,99. Le contraste, la taille du pixel et la précision géométrique se trouvent à l'intérieur des spécifications. Les valeurs de l'index de Analysis of the linear regression of UH versus electron densities revealed a correlation coefficient of 0.99. Contrast, pixel size and geometric accuracy are within the specifications. The values of the index of

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ladose de tomographie assistée par ordinateur de 0,204 Gy/As et de 0,069 Gy/As ont été observées avec des mesures de la dose au centre d'un fantôme de 16 cm et de 32 cm respectivement de diamètre du grand FOV. Les valeurs du CTDI des champs de petit FOV de 0,925 Gy/As et de 0,358 Gy/As qui est, dans des conditions similaires d'acquisition, d'un facteur dix fois plus élevé que les résultats obtenus à partir d'un DCT. Ces études sur fantôme ont montré un accord excellent entre les distributions générées avec le Sim-CT et les UH du DCT. Les déviations entre les réglages calculés des unités du moniteur et la dose maximum dans les trois dimensions étaient pour les plans de traitement basés sur ces deux UH inférieures à 1 %, que ce soit pour les simulations pelviennes ou thoraciques. Les études sur le patient ont, par après, confirmé ces résultats.  Computer-assisted computed tomography of 0.204 Gy / As and 0.069 Gy / As were observed with dose measurements at the center of a 16 cm and 32 cm diameter phantom of the large FOV. The CTDI values of the small FOV fields of 0.925 Gy / As and 0.358 Gy / As are, under similar conditions of acquisition, a factor ten times higher than the results obtained from a DCT. These ghost studies showed excellent agreement between the distributions generated with the Sim-CT and the UH of the DCT. The deviations between the calculated monitor unit settings and the maximum dose in all three dimensions were for treatment plans based on these two HUs of less than 1%, whether for pelvic or thoracic simulations. The patient studies subsequently confirmed these results.

Si le CT-option peut être considéré d'une part comme une valeur ajoutée au processus de simulation et les images acquises sur le système Sim-CT jugées adéquates pour le calcul avec correction des hétérogénéités des tissus de la dose, la bonne qualité d'image est compromise, cependant, par les valeurs élevées de la dose au patient. D'autre part, la charge considérable du tube à rayons X conventionnel limite fréquemment le Sim-CT à uniquement sept acquisitions d'images par patient et le système est par conséquent limité dans sa capacité d'effectuer la reconstruction tridimensionnelle voulue en entier. Ce qui n'est pas le cas des radioscanners 4-D intervenant dans la présente invention. If the CT-option can be considered on the one hand as an added value to the simulation process and the images acquired on the Sim-CT system considered adequate for calculating with correction of the heterogeneities of the tissues of the dose, the good quality of image is compromised, however, by the high values of the dose to the patient. On the other hand, the considerable load of the conventional X-ray tube frequently limits the Sim-CT to only seven image acquisitions per patient, and the system is therefore limited in its ability to perform the entire three-dimensional reconstruction as a whole. This is not the case of the 4-D radioscanners involved in the present invention.

D'autres équipes ont fait appel au CT portique, dans lequel les faisceaux de traitement aux radiations contiennent l'information valable pour la vérification de l'ajustage du patient. Ces faisceaux peuvent être utilisés pour la reconstruction CT portique. Cependant, l'utilisation directe pour la reconstruction des données du fais- ceau peut produire des images CT inadéquates, simplement parce que ces faisceaux couvrent seulement une partie du corps du patient obligeant de ce fait à recourir à des artifices de synthèse des données manquantes. C'est pourquoi H. Guan et coll. ont utilisé, pour reconstruire une image CT portique localement rehaussée, lesdits faisceaux de traitement en plus d'une série des faisceaux de projection CT régulière. Other teams have used gantry CT, in which the radiation treatment bundles contain valuable information for verifying the patient's fit. These bundles can be used for gantry CT reconstruction. However, the direct use for reconstruction of the beam data can produce inadequate CT images, simply because these beams only cover a part of the patient's body thus necessitating the use of artifacts for the synthesis of missing data. This is why H. Guan et al. used, to reconstruct a locally enhanced gantry CT image, said processing beams in addition to a series of regular CT projection beams.

Ils ont désigné cette approche par la reconstruction CT portique adaptative . La reconstruction de l'image a ainsi été réalisée par la technique d'un schéma à des niveaux multiples de reconstruction algébrique. Les résultats indiquaient, selon H.  They named this approach by adaptive gantry CT reconstruction. The reconstruction of the image was thus performed by the technique of a schema at multiple levels of algebraic reconstruction. The results indicated, according to H.

Guan et coll. (2000) que la qualité de reconstruction d'image portique adaptative peut être valable non seulement pour la vérification de la radiothérapie tridimensionnelle, mais applicable aussi à l'imagerie CT diagnostique. Guan et al. (2000) that the quality of adaptive portal image reconstruction may be valid not only for verification of three-dimensional radiotherapy, but also applicable to diagnostic CT imaging.

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[I est un fait que lorsque la Radiothérapie (RT) est utilisée pour traiter des patients Ltteints de cancer, son index thérapeutique peut être significativement accru si le volume de la dose est taillé sur mesure pour égaler le volume cible tout en épargnant e tissu normal adjacent. C'est pourquoi la Radiothérapie conformationnelle moderle cherche à atteindre cet objectif en utilisant les faisceaux des rayons X à intensité nodulée, pour délivrer des doses de radiation élevées à la cible tout en protégeant le issu normal. Cependant, cette méthode fait appel à des spécifications rigoureuses, comprenant la stabilité par rapport aux faisceaux de traitement, du volume cible. [I is a fact that when Radiation Therapy (RT) is used to treat cancer patients, its therapeutic index can be significantly increased if the volume of the dose is tailored to match the target volume while sparing normal tissue. adjacent. This is why Moderate Conformal Radiotherapy seeks to achieve this goal by using nodulated intensity X-ray beams to deliver high doses of radiation to the target while protecting the normal outcome. However, this method uses rigorous specifications, including stability with respect to treatment beams, of the target volume.

Contrôler un traitement conformationnel avec une combinaison de tomographie de mégavoltage assistée par ordinateur à l'imagerie portique a certes augmenté en fréquence (S. Webb, 1997) mais pas nécessairement en efficacité. Dans les années récentes, en effet, nombre des études de faisabilité pour utiliser la reconstruction CT le mégavoltage ont été rapportées (A. Brahme et al, 1987 ; D. G. Lewis et al, 1992 ; H. Guan and Y. Zhu, 1998 ; Mosleh-Shirazi et al, 1998 ; Hesse et al, 1998 ; S. Midgley et al, 1998 ; K. J. Kuchala et al, 1999). Ces études ont par exemple utilisé des faisceaux coniques (M.A. Mosleh-Shirazi et al, 1998 ; S. Midgley et al, 1998) ou simplement des faisceaux en éventail (A. Brahme et al, 1987 ; D. G. Lewis et al, 1992 ; H. Guan and Y. Zhu, 1998 ; B. M. Hesse et al, 1998 ; S. Midgley et al, [998) ainsi que l'acquisition continue des données (K. J. Kuchala et al, 1999) ou encore une approche séquentielle, step-and-shoot (A. Brahme et al, 1987 ; D. G. Lewis ;t al, 1992 ; H. Guan and Y. Zhu, 1998 ; M. A. Mosleh-Shirazi et al, 1998 ; B.M. Controlling a conformational treatment with a combination of computer assisted megavoltage tomography and gantry imaging has certainly increased in frequency (S. Webb, 1997) but not necessarily in efficiency. In recent years, indeed, many of the feasibility studies for using CT reconstruction for megavoltage have been reported (A. Brahme et al, 1987, DG Lewis et al, 1992, H. Guan and Y. Zhu, 1998, Mosleh -Shirazi et al, 1998, Hesse et al, 1998, S. Midgley et al, 1998, KJ Kuchala et al, 1999). These studies have, for example, used conical beams (MA Mosleh-Shirazi et al., 1998, S. Midgley et al., 1998) or simply fan-shaped beams (A. Brahme et al., 1987, DG Lewis et al., 1992; Guan and Y. Zhu 1998, BM Hesse et al., 1998, S. Midgley et al., [998) and the continuous data acquisition (KJ Kuchala et al., 1999) or a sequential approach, step-and -shoot (A. Brahme et al, 1987, DG Lewis et al, 1992, H. Guan and Y. Zhu, 1998, MA Mosleh-Shirazi et al, 1998;

1:esse et al, 1998 ; S. Midgley et al, 1998). Elles ont aussi utilisé des détecteurs comprenant un scintillateur GO (A. Brahme et al, 1987 ; D. G. Lewis et al, 1992) une barrette des cristaux de CsI(TI), une chambre à xénon (K. J. Kuchala et al, 1999), et des images portiques (H. Guan and Y. Zhu, 1998 ; B. M. Hesse et al, 1998 ; S. vlidgley et al, 1998). Le dosage impliqué dans ces études restreignait cependant leur extension à l'application clinique. L'utilisation directe des faisceaux de traitement aux radiations à la reconstruction CT portique serait désirable, puisque ces faisceaux ne peuvent pas donner en pratique de dose additionnelle au patient. Cette nouvelle approche n'est toutefois pas sans être problématique, puisque les faisceaux de :raitement ne couvrent seulement qu'une partie de la section transverse du patient.  1: esse et al, 1998; S. Midgley et al., 1998). They also used detectors comprising a GO scintillator (A. Brahme et al., 1987, DG Lewis et al., 1992) a CsI crystal (TI) array, a xenon chamber (KJ Kuchala et al, 1999), and portal images (H. Guan and Y. Zhu 1998, BM Hesse et al 1998, S. vlidgley et al 1998). The dosage involved in these studies, however, restricted their extension to clinical application. The direct use of radiation treatment beams in CT portal reconstruction would be desirable, since these beams can not give an additional dose to the patient in practice. This new approach, however, is not without problem, since the treatment beams only cover a portion of the patient's transverse section.

Non seulement les données tronquées ne peuvent pas donner une cartographie exacte lu coefficient d'atténuation, mais encore la région locale reconstruite n'a pas autour telle de structures environnantes essentielles. Une telle reconstruction peut avoir un usage limité dans la vérification de l'installation du patient et ses images sont loin Not only the truncated data can not give an exact map read attenuation coefficient, but still the reconstructed local region does not have such surrounding surrounding essential structures. Such a reconstruction may have limited use in verifying the patient's facility and its images are far

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d'avoir une qualité diagnostique. Quand bien même cette projection ne serait pas tronquée, le nombre des faisceaux peut en effet être trop petit (usuellement moins de 10) pour fournir par itération des images CT de qualité utile, à moins que l'arc ou la cyclothérapie ne soient utilisées. Pour s'attaquer à ce problème, Huaiqun Guan et coll. proposent d'acquérir, avant la radiothérapie, un petit nombre des projections entières (couvrant par exemple le contour cutané du patient) avec une faible dose de radiation pour servir à la synthèse des données d'image manquantes. Les projections acquises, à partir des faisceaux de traitement, pourraient alors être ajoutées aux projections complètes pour rehausser localement et de façon adaptative la qualité de l'image autour et à l'intérieur de la tumeur. Cette technique CT portique adaptative est une composition d'image qui peut aussi, semble-t-il, être appliquée au CT diagnostique (tomographie locale ou tomographie de la région d'intérêt), en vue de la réduction de la dose. Cependant, cette étude est focalisée sur la vérification de la radiothérapie à partir de cette image de composition. Des études antérieures de tomographie locale (K. Ogawa et al, 1984 ; P.V. Sankar et al, 1982 ; R.M. Lewitt, 1979 ; J.C. Gore and S. Leeman, 1980 ; A. I. Katsevitch, 1966 ; W.J.T. Spyra et al, 1982) indiquaient que les données de la projection tronquée faussaient l'exactitude quantitative de la reconstruction d'image (J.C. Gore and S. Leeman, 1980). Une approche générale pour améliorer l'exactitude de l'image de synthèse était d'extrapoler les projections tronquées en utilisant soit une continuité lisse des données soit une certaine information antérieure en rapport avec la forme de l'objet (K. Ogawa et al, 1984 ; R.M. Lewitt, 1979). Toutefois, les discontinuités des dérivées des projections peuvent encore produire des artefacts caractéristiques. C'est pourquoi ces auteurs jugent qu'ils ne pouvaient pas appliquer cette approche aux situations cliniques, mais qu'ils pouvaient prendre, toutefois, en plus des projections tronquées un nombre limité de projections complètes pour améliorer la reconstruction de l'anatomie du patient. C'est cette technique de reconstruction qu'ils ont appelé la technique CT portique adaptative pour la radiothérapie.  to have a diagnostic quality. Even if this projection is not truncated, the number of beams may indeed be too small (usually less than 10) to iteratively provide CT images of useful quality, unless the arc or cyclotherapy is used. To tackle this problem, Huaiqun Guan et al. propose to acquire, before radiotherapy, a small number of the entire projections (covering for example the cutaneous contour of the patient) with a low dose of radiation to serve for the synthesis of the missing image data. The acquired projections, from the treatment beams, could then be added to the full projections to locally and adaptively enhance the quality of the image around and within the tumor. This adaptive gantry CT technique is an image composition that can also apparently be applied to the diagnostic CT (local tomography or tomography of the region of interest), with a view to reducing the dose. However, this study focuses on the verification of radiotherapy from this composition image. Previous studies of local tomography (Ogawa et al., 1984, PV Sankar et al, 1982, RM Lewitt, 1979, JC Gore and S. Leeman, 1980, AI Katsevitch, 1966, WJT Spyra et al, 1982) indicated that truncated projection data distorted the quantitative accuracy of image reconstruction (JC Gore and S. Leeman, 1980). A general approach to improve the accuracy of the computer-generated image was to extrapolate the truncated projections using either smooth continuity of the data or some prior information related to the shape of the object (Ogawa, K. et al. 1984, RM Lewitt, 1979). However, the discontinuities of the projections derivatives can still produce characteristic artifacts. Therefore, these authors consider that they could not apply this approach to clinical situations, but that they could take, however, in addition to truncated screenings a limited number of complete projections to improve the reconstruction of the patient's anatomy. . It is this reconstruction technique they have called the adaptive portal CT technique for radiotherapy.

Sinon en CT, la technique de reconstruction algébrique (ART = Algebraic reconstruction technique) semble fournir aujourd'hui, selon la littérature (R. Gordon, 1974 ; G. T. Herman, 1980) une meilleure reconstruction soit à partir de très peu de projections soit à partir des projections incomplètes que la méthode de convolution conventionnelle des rétroprojections (CBP, Convolution backprojec-tion). Le désavantage de l'ART est son faible vitesse de calcul (qui affecte également l'exactitude de la convergence), causée par la forte corrélation entre des projections consécutives If not in CT, the technique of algebraic reconstruction (ART = Algebraic technical reconstruction) seems to provide today, according to the literature (R. Gordon, 1974, GT Herman, 1980) a better reconstruction either from very few projections or to from the incomplete projections that the conventional convolution method of retroprojections (CBP, Convolution backprojec-tion). The disadvantage of ART is its low computation speed (which also affects the accuracy of convergence), caused by the strong correlation between consecutive projections

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a corrélation peut être minimisée lorsque deux projections orthogonales sont ajustées consécutivement. Dans ce but, un nouveau schéma technique de reconstruction algébrique (MLS-ART) à niveau multiple fut développé afin i'améliorer substantiellement l'efficacité de calcul ainsi que l'exactitude de la reconstruction de l'algorithme de ART (H. Guan and R. Gordon, 1994). Lorsque le VILS est utilisé, l'orthogonalité maximum des projections peut être, au cours de la reconstruction, maintenue pour l'ART. L'agencement du MLS, bien qu'il travaille mieux lorsque le nombre est une puissance de deux (alors que le MLS est l'ordre exact pour la transformée unidirectionnelle rapide de Fourier), s'applique à n'importe quel nombre de projections. Récemment, l'algorithme MLS-ART pouvait bien se faire de façon équivalente pour le CT portique adaptative avec un nombre limité de projections complètes plus les projections tronquées, puisqu'il a par exemple un avantage additionnel, la flexibilité. Une simple mise à jour de ces pixels tout au long des trajets des rayons, qui sont disponibles à partir des projections tronquées et qui laissent en dehors d'autres pixels d'image. Celle-ci n'est pas une tâche triviale pour la technique CBP conventionnelle. Dans cette étude préliminaire rapportée ici, l'idée je la reconstruction CT adaptative a été testée en utilisant la simulation par ordinateur dans les cas bi-dimensionnels. Comme la Radiothérapie conformationnelle utilise, en tant que composant du rétro-ajustage intégral ou optimal de l'accélé- rateur linéaire, le collimateur multi-lames (MLC) actuellement disponible dans le commerce, permettant de se protéger automatiquement des champs irréguliers par des mouvements assistés par ordinateur des lames multiples de tungstène (R. Corvo et al.).  A correlation can be minimized when two orthogonal projections are adjusted consecutively. To this end, a new multi-level algebraic reconstruction (MLS-ART) scheme was developed to substantially improve the computational efficiency as well as the accuracy of the reconstruction of the ART algorithm (H. Guan and R. Gordon, 1994). When VILS is used, the maximum orthogonality of projections may be maintained during ART during ART. The layout of the MLS, although it works best when the number is a power of two (while the MLS is the exact order for the fast one-way Fourier transform), applies to any number of projections . Recently, the MLS-ART algorithm could be done in an equivalent way for adaptive gantry CT with a limited number of complete projections plus truncated projections, since it has for example an additional advantage, flexibility. A simple update of these pixels throughout the ray paths, which are available from truncated projections and which leave out other image pixels. This is not a trivial task for the conventional CBP technique. In this preliminary study reported here, the idea I adaptive CT reconstruction was tested using computer simulation in two-dimensional cases. As Conformational Radiotherapy uses, as a component of the integral or optimal feedback of the linear accelerator, the commercially available Multi-Blade Collimator (MLC), which allows automatic protection against irregular fields by movement. computer assisted multiple tungsten slides (R. Corvo et al.).

2.4.1.1. Utilisation différée des données CT-scanner en Radiothérapie
En ce domaine, le développement et la performance d'un système d'imageur de tomographie calculée (CT) à faisceau conique (CBCT = Cone Beam Comptuted Tomography), utilisant un panel plat à détection indirecte (FPI =flat-panel imager), a été récemment présenté par D.A. Jaffray et J. H. Siewerdsen (D.A. Jaffray and J.H.
2.4.1.1. Delayed use of CT-scanner data in Radiotherapy
In this area, the development and performance of a cone beam computed tomography (CTCT) imager (CBCT), using a flat panel with indirect detection (FPI = flat-panel imager), was recently presented by DA Jaffray and JH Siewerdsen (DA Jaffray and JH

Siewerdsen : Cone-beam computed tomography with a flat-panel imager :Initial performance characterization. American Association of physicists in Médiane 2000 ; S0094-2405 (00) 01306-7. In Revue bibliographique du/. Radiol 81 ; 2000 : 1774. ). Siewerdsen: Cone-beam computed tomography with a flat-panel imager: Initial performance characterization. American Association of Physicists in Median 2000; S0094-2405 (00) 01306-7. In Bibliographic Review of /. Radiol 81; 2000: 1774.).

Le scanner multi-barrettes, Multi-detector row computed tomography (MDCT), avec le rendu volumique tri-dimensionnel (3D) offre une perspective unique sur l'anatomie et la pathologie. Le rendu volumique permet maintenant le temps réel, la modification interactive de l'atténuation relative du pixel, dans un nombre infini des The Multi-detector row Computed Tomography (MDCT) Multi-Detector Scanner with 3-dimensional volume (3D) rendering offers a unique perspective on anatomy and pathology. The volume rendering now allows the real time, the interactive modification of the relative attenuation of the pixel, in an infinite number of

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plans et des projections. Développé encore à l'état de prototype pour une investigation préliminaire du système à projection conique, CBCT, dont on sait par ailleurs que ce type précis d'images est, du fait de la collimation du faisceau, multiparamétrique, et en vue de la localisation, basé sur le FPI des os et des tissus mous, en Radiothérapie. C'est à partir des projections acquises, au cours d'une rotation unique, que le système procure des données d'images volumétriques tridimensionnelles. Ce système emploie une matrice active de 512 x 512 de films de transistors d'a-Si : H minces et des photodiodes, en combinaison avec le phosphore luminescent.  plans and projections. Developed still in the prototype state for a preliminary investigation of the conical projection system, CBCT, which we know moreover that this precise type of images is, because of the collimation of the beam, multiparametric, and in view of the localization , based on the FPI of bones and soft tissues, in Radiotherapy. It is from the projections acquired, during a single rotation, that the system provides three-dimensional volumetric image data. This system employs a 512 x 512 active matrix of thin a-Si: H transistors films and photodiodes, in combination with luminescent phosphor.

La performance d'une imagerie tomographique est quantifiée, en comparaison de chacun avec la performance mesurée sur un CT scanner conventionnel (qui est en soi au jour d'aujourd'hui une mauvaise référence), en termes d'uniformité de réponse, de linéarité de réponse, du bruit du voxel, du spectre bruit-énergie (NPS = Noise-power spectrum), et de fonction de transfert de modulation (MTF). La réponse est jugée, pour la géométrie employée et les objets considérés, uniforme à 2 % près et linéaire à 1 % près. Le bruit du voxel est, au niveau de 20 HU, comparable au CT scanner conventionnel. Les résultats du NPS et du FTM de Jaffray et coll. mettent en lumière les caractéristiques dépendant de la fréquence de transfert, confirmant ainsi que le système CBCT peut fournir, dans ces conditions, une haute résolution spatiale et ne peut souffrir grandement des niveaux des bruits additionnels. Pour des objets plus grands et/ou de faibles expositions, les niveaux du bruit additionnel doivent être réduits pour maintenir une performance élevée. Des études d'imagerie d'un fantôme de faible contraste et d'un petit animal (un rat euthanasie) démontrent qualitativement une excellente visibilité des tissus mous et une haute résolution spatiale (Or cette dernière est fonction, comme nous le savons, de l'échantillonnage de l'objet au moment de l'acquisition des données et de la discrétisation par conséquent dudit objet). La qualité de l'image semble être, pour ces auteurs, comparable ou supérieure à celle d'un scanner conventionnel. Ces résultats quantitatifs et qualitatifs démontrent clairement le potentiel des systèmes CBCT à faisceau conique de balayage, des imageurs à panel plat. Des progrès en technologie FPI (des convertisseurs améliorés des rayons X et des électroniques rehaussées, par exemple) sont anticipés pour permettre de haute performance au CBCT, destiné à l'imagerie médicale basée sur le FPI.  The performance of a tomographic imaging is quantified, in comparison with each one with the performance measured on a conventional CT scanner (which is in itself today a bad reference), in terms of uniformity of response, linearity response, voxel noise, noise-energy spectrum (NPS), and modulation transfer function (MTF). The answer is judged, for the geometry used and the objects considered, uniform to 2% and linear to within 1%. The noise of the voxel is, at the level of 20 HU, comparable to the conventional CT scanner. NPS and MTF results from Jaffray et al. highlight the characteristics dependent on the transfer frequency, thus confirming that the CBCT system can provide, under these conditions, a high spatial resolution and can not suffer greatly from the levels of additional noise. For larger objects and / or low exposures, additional noise levels must be reduced to maintain high performance. Imaging studies of a low-contrast phantom and a small animal (a rat euthanasia) qualitatively demonstrate excellent soft tissue visibility and high spatial resolution (this latter is a function, as we know, of sampling of the object at the time of data acquisition and the discretization of said object). The quality of the image seems to be, for these authors, comparable or superior to that of a conventional scanner. These quantitative and qualitative results clearly demonstrate the potential of CBCT scanning-beam systems, flat panel imagers. Advances in FPI technology (enhanced X-ray converters and enhanced electronics, for example) are anticipated to enable high performance in CBCT for FPI-based medical imaging.

Pourtant, pour répondre aux besoins autrement plus précis de la Radiothérapie, la recherche d'une technique d'irradiation optimale n'est pourtant pas une idée However, to meet the more specific needs of Radiotherapy, the search for an optimal irradiation technique is not an idea

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nouvelle et constitue depuis le début de cette discipline l'objectif premier du radiothérapeute, du physicien et du technicien ayant en charge l'élaboration du plan de traitement. Les performances actuelles des systèmes d'imagerie et d'informatique associées au développement de logiciels spécifiques, permettent tout simplement de concevoir et d'aborder de manière différente et surtout rapide l'acte de simulation . Faire mieux, moins cher et plus vite, c'est là que se situe le n#ud épistémologique du problème, concernant entre autres la détermination des volumes cibles (GTV, CTV, PTV) abordée à la résolution de laquelle s'attache par la présente invention ; les simulations cliniques ou virtuelles, 2-D ou 3-D ; la justesse de la visée balistique surtout ; et enfin la distribution de la dose, ses hétérogénéités tout comme son gradient de dose entre tissus sains et tumeur, eu égard aux hétérogénéités non-maîtrisées, ainsi qu'à l'outil mathématique devant faire passer beaucoup de temps à tout calculer, voire même à intégrer dans ce calcul toutes les incertitudes et paramètres divers, cumulant inexorablement en des sommes considérables des calculs déjà très fastidieux avec leurs erreurs additionnelles respectives sur toutes les évaluations respectives différées et exécutées séparément sur des outils différents avec des instruments différents.  new and since the beginning of this discipline has been the primary objective of the radiotherapist, the physicist and the technician in charge of developing the treatment plan. The current performance of imaging and computer systems associated with the development of specific software, simply allow to design and approach in a different and especially fast way the act of simulation. Doing better, cheaper and faster, this is where the epistemological problem lies, concerning among other things the determination of the target volumes (GTV, CTV, PTV) addressed to the resolution of which is attached by the present invention; clinical or virtual simulations, 2-D or 3-D; the accuracy of the ballistic aim especially; and finally the distribution of the dose, its heterogeneities as well as its dose gradient between healthy tissue and tumor, in view of the uncontrolled heterogeneities, as well as the mathematical tool that has to spend a lot of time calculating everything, or even to integrate in this calculation all the uncertainties and various parameters, accumulating inexorably in considerable sums of calculations already very tedious with their respective additional errors on all the respective valuations deferred and executed separately on different tools with different instruments.

Dans l'art antérieur, le système est fait de manière à définir la cible dans un nuage de densité volumique large et imprécise capable à tout hasard de contenir la lésion, à l'instar du principe d'incertitude de Heisenberg, en Mécanique quantique, par rapport au temps d'observation et à la position exacte à un instant donné de l'objet. In the prior art, the system is made in such a way as to define the target in a cloud of large and imprecise density density that is able to contain the lesion, like the Heisenberg uncertainty principle, in quantum mechanics. relative to the observation time and the exact position at a given moment of the object.

Seul un contrôle d'excellence scientifique, comme celui proposé par cette nouvelle invention, peut permettre une vérification objective de la visée, démarche en dehors de laquelle il n'existe pas de science à proprement parler. Cet élément perturbateur vient briser la symétrie de transformation permettant de rechercher un équilibre d'une autre nature. Ceci dans la mesure où plus d'incertitude est égale à plus d'irradiation inutile aux tissus normaux, et surtout plus de tissu tumoral loupé par la visée imparfaite. Concession faite au fondement philosophique voir au travers qui préside aux destinées du Radiodiagnostic, dont le refus de subir ces incertitudes a pour corollaire la diminution du niveau d'irradiation inutile des tissus sains. Il faut donc être à tout moment capable, en sciences radiologiques, de voir à travers et de contrôler exactement l'excellence scientifique et la qualité de ce que l'on fait. Only a control of scientific excellence, like that proposed by this new invention, can allow an objective verification of the aim, an approach outside of which there is no science to speak of. This disturbing element breaks the symmetry of transformation allowing to seek a balance of another nature. This to the extent that more uncertainty is equal to more unnecessary irradiation to normal tissues, and especially more tumor tissue missed by imperfect targeting. Concession made to the philosophical foundation see through which presides over the destinies of Radiodiagnosis, whose refusal to undergo these uncertainties has as a corollary the decrease of the level of useless irradiation of the healthy tissues. It is therefore necessary at all times to be able, in the radiological sciences, to see through and control exactly scientific excellence and the quality of what we do.

L'art actuel est en cela une fiction où la coïncidence des éléments du volume cible ayant existé ou existant est, dans la mesure où les choses évoluent constamment, tout à fait fortuite et échappe à tout contrôle voire même à toute prévision précise. Dans Current art is in this a fiction where the coincidence of the elements of the target volume having existed or existing is, insofar as things evolve constantly, quite fortuitous and escapes any control or even any precise prediction. In

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l'incertitude d'Heisenberg, en effet, la probabilité de trouver l'électron là où est le nuage de densité volumique est certes plus forte mais pas nécessairement précise. Toutefois, plus étendu sera ce nuage volumique plus précise sera l'équation employée. En matière de volume cible, moins épais sera ce nuage plus conformationnelle sera la stratégie d'irradiation, mais la probabilité de passer à côté de la lésion ou d'une grande partie de cette lésion augmente d'autant et paradoxalement la précision balistique s'éloigne encore un peu plus. Sachant que ce type d'incertitude appliquée au Volume cible, du fait du mauvais ciblage, et au facteur d'hétérogénéité de la dose tout comme de l'inexactitude géométrique dans le positionnement réitéré du patient peut varier, au cours de la radiothérapie externe, dans une proportion aujourd'hui, tant qu'il n'y aura pas un invariant référentiel à ladite transformation non-quantifiable.  Heisenberg's uncertainty, indeed, the probability of finding the electron where the density density cloud is certainly stronger but not necessarily accurate. However, more extensive will be this more precise volume cloud will be the equation used. In terms of target volume, less thick will be this more conformational cloud will be the irradiation strategy, but the probability of missing the lesion or a large part of this lesion increases all the more paradoxically the ballistic accuracy move a little further. Knowing that this type of uncertainty applied to the Target Volume, because of the poor targeting, and to the heterogeneity factor of the dose as well as the geometrical inaccuracy in the repeated positioning of the patient can vary, during external radiotherapy, in a proportion today, as long as there will not be a reference invariant to the said non-quantifiable transformation.

2.4.1.2. Fusion des données CT-RMN et DDR en vue d'une Radio thérapie différée
L'usage, dans le processus de planification du traitement, d'information MRI est encore onéreux et consomme énormément du temps. Des appareils électro-optiques ou des logiciels de post-traitement ont été spécialement conçus par W. Wagner et coll. (2000) contre le risque de distorsion de l'image. C'est ainsi que ces auteurs auraient réalisé, entre juin 1998 et juin 1999, la planification de traitement CT et IRM avec un positionnement du patient jugé identique chez 48 patients atteints des tumeurs cérébrales et chez 11 patients atteints de carcinome de la prostate, en utilisant les mêmes appareils qu'au cours de la simulation. La transposition d'organe et les volumes de la tumeur entre l'IRM et le cliché de simulation a été mis en place, en les superposant ensemble sur la brillance de l'écran au moyen d'une grille.
2.4.1.2. Fusion of CT-NMR and DDR data for delayed radio therapy
The use of MRI information in the process planning process is still expensive and time consuming. Electro-optical devices or post-processing software have been specially designed by W. Wagner et al. (2000) against the risk of distortion of the image. Thus, between June 1998 and June 1999, these authors would have carried out CT and MRI treatment planning with a patient positioning considered identical in 48 patients with brain tumors and in 11 patients with prostate carcinoma. using the same devices as during the simulation. The organ transposition and the tumor volumes between the MRI and the simulation snapshot were set up, superimposing them together on the brightness of the screen by means of a grid.

L'IRM et les films de simulation ont été produit, en utilisant un facteur d'agrandissement identique. Pour les neuf patients atteints de tumeurs du cerveau et deux patients atteints de carcinome de la prostate de l'étude de Wagner, la transposition de l'information d'IRM sur les clichés de simulation montrait la nécessité d'une modification de la protection ou des portes d'entrée du traitement.  MRI and simulation films were produced, using the same magnification factor. For the nine patients with brain tumors and two patients with prostate carcinoma in the Wagner study, the transposition of MRI information on the simulation images showed the need for a change in protection or treatment entrance doors.

La méthode simple de transposition directe des structures d'IRM dans les clichés de simulation résulte, selon ces auteurs, du processus lui-même de planification du traitement. Une protection individualisée peut d'ailleurs également être directement réalisée. The simple method of direct transposition of MRI structures into the simulation snaps is, according to these authors, the result of the process itself of treatment planning. An individualized protection can also be directly realized.

Dans le but de démontrer l'utilité clinique des radiographies digitalement reconstruites (DRRs) basées sur l'imagerie de résonance magnétique (RMN) dans la To demonstrate the clinical utility of digitally reconstructed radiographs (DRRs) based on magnetic resonance imaging (NMR) in the

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mise en place et dans la vérification des patients ayant des lésions intracrâniennes, Ramsey et coll. (1999) ont étudié, en vue de planification du traitement et (en vue) de simulation virtuelle, les images RMN de 16 patients ayant diverses lésions intracrâniennes ont été obtenues. Des coupes transversales contiguës post-contrastes le cinq millimètres d'épaisseur pondérées en Tl ont été obtenues, en utilisant une antenne standard tête dans un scanner RMN General Electric Signa 1,5 T. Les RMN-DRRs ont été générées sur une console d'ordinateur de planification de traitement existant en utilisant, sans aucune modification spéciale, la technique de pseudo-densité . Les clichés de vérification en vues antérieure et latérale ont été pris par Ramsey et coll. (2000) pour chaque patient, en vue de la comparaison visuelle avec les DRRs basées sur l' IRM. Ils se sont assurés, grâce aux repères osseux comprenant les orbites, les sinus frontaux, les sinus sphénoïdaux, le meatus auditif, l'os nasal, l'os vomer, les apophyses mastoïdes, et le crâne, de l'alignement visuel utilisé par les médecins, les physiciens, et les thérapeutes, pour vérifier le positionnement du patient. Ils ont aussi identifié visuellement et corrigé celle des mauvais alignements de 3 à 10 mm, en utilisant, au cours de la simulation, la technique des DRRs basées sur l' IRM, développée et mise en #uvre cliniquement ainsi que la méthode pour l'utiliser visuellement. La qualité des RMN-DRRs générés en utilisant cette technique est tel que les médecins, les physiciens, et les thérapeutes peuvent facilement et en routine les comparer côte à côte avec les clichés des RMN-DRRs en simulation différée. Mais, il reste qu'il faut encore vérifier en cours de traitement, sans garantie de l'excellence scientifique, l'exactitude de toutes ces prévisions et la précision de leur application clinique.  Establishment and verification of patients with intracranial lesions, Ramsey et al. (1999) studied, for treatment planning and (in view) virtual simulation, the NMR images of 16 patients with various intracranial lesions were obtained. Adjacent contiguous cross-sections of the Tl-weighted 5 mm thickness were obtained, using a standard head antenna in a 1.5T General Electric Signa NMR scanner. The NMR-DRRs were generated on a console. Existing treatment planning computer using, without any special modification, the pseudo-density technique. Verification snapshots in anterior and lateral views were taken by Ramsey et al. (2000) for each patient, for visual comparison with MRI - based DRRs. They made sure, thanks to bone markers including orbits, frontal sinuses, sphenoidal sinuses, auditory meatus, nasal bone, vomer bone, mastoid processes, and skull, the visual alignment used by doctors, physicists, and therapists, to check the patient's positioning. They also visually identified and corrected the misalignment from 3 to 10 mm, using, during the simulation, the clinically developed and clinically developed MRI-based DRR technique and method for use visually. The quality of the NMR-DRRs generated using this technique is such that physicians, physicists, and therapists can easily and routinely compare them side by side with the NMR-DRRs in delayed simulation. But it remains to be verified in the course of treatment, without guarantee of scientific excellence, the accuracy of all these forecasts and the precision of their clinical application.

2. 4.2. Vérification en cours de traitement de l'exactitude des prévisions
Elle s'effectue en se basant sur l'imagerie portique électronique (EPID). L'étude U.
2. 4.2. Verification in progress of forecast accuracy
It is based on electronic portal imagery (EPID). The U. study

Mock et coll. (1999) a par exemple estimé l'exactitude de la mise en place, en vue de la détermination des marges de sécurité (planning target volume, PTV), durant l'irradiation pelvienne pour des malignités gynécologiques. 25 patients subissant une irradiation pelvienne par 4 champs pour des malignités gynécologiques ont été analysés, eu égard à l'exactitude d'installation tout au long de l'étalement du traitement. Des images EPID régulièrement réalisées ont ainsi été utilisées, en vue d'évaluer systématiquement la composante systématique et celle des déplacements au hasard de la mise en place. L'harmonisation anatomique des images de vérification à celles de la simulation a été suivie de la mesure des distances correspondantes entre l'axe central et les caractéristiques anatomiques. L'analyse Mock et al. (1999), for example, estimated the accuracy of setting up, for the purpose of determining the planning target volume (PTV), during pelvic irradiation for gynecological malignancies. 25 patients undergoing pelvic irradiation by 4 fields for gynecological malignancies were analyzed, considering the accuracy of installation throughout the spreading of the treatment. Regularly made EPID images have been used to systematically evaluate the systematic and random component of the implementation. The anatomical harmonization of the verification images with those of the simulation was followed by the measurement of the corresponding distances between the central axis and the anatomical characteristics. analysis

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faisceau de section transversale circulaire est mesurée par rapport à une sphère en acier fixée à la table de positionnement du patient et qui doit coïncider exactement avec l'isocentre. Puisque les mesures peuvent être faites à tous les angles du statif (si cela est disponible) ainsi qu'à toutes les orientations possibles de la table du patient, ce système est jugé particulièrement adapté pour des mesures rapides et exactes de l'isocentricité du statif et/ou du support patient. Comme il est mesuré directement au positionneur de l'offset du faisceau, le système procure une vérification implicite du système total de traitement. Ce système a d'abord été développé pour un usage avec les faisceaux de proton, mais il peut être également utilisé de façon équivalente pour les vérifications de l'alignement d'un faisceau des rayons X d'un accélérateur linéaire ou d'une autre source. L'instrument de mesure est constitué d'un écran scintillant visionné par une caméra CCD, monté sur le statif en aval de la sphère. La sphère en acier n'est pas assez grande pour stopper les protons de toutes les énergies d'intérêt ; cependant, elle modifie toujours l'énergie et la direction des protons qui l'intéressent, en créant une région d'intensité plus faible (une ombre ) dans le point lumineux créé par le faisceau des protons frappant l'écran. La position est une mesure par rapport au point lumineux de l'ombre de l'alignement du système. Un algorithme d'analyse d'images a été développé pour une détermination automatique de la position, eu égard au point lumineux, de l'ombre. Les spécifications et l'analyse théorique du système ont été dérivés des simulations de Monte-Carlo, qui sont validées par les mesures. Barkhof et coll. (1999) ont ainsi démontré que le dispositif détecte les désalignements du faisceau avec une exactitude (1 s. d.), en accord avec la performance attendue de 0,05 mm. Cette exactitude est jugée plus que suffisante pour détecter le désalignement maximum de 0,5 mm autorisé.  circular cross-section beam is measured with respect to a steel sphere attached to the patient's positioning table and which must coincide exactly with the isocenter. Since measurements can be made at all angles of the stand (if available) as well as at all possible orientations of the patient's table, this system is considered particularly suitable for quick and accurate measurements of the isocentricity of the stand. and / or patient support. As it is measured directly at the beam offset positioner, the system provides an implicit verification of the total processing system. This system was first developed for use with proton beams, but it can also be used equivalently for X-ray beam alignment checks of a linear accelerator or other source. The measuring instrument consists of a scintillating screen viewed by a CCD camera, mounted on the stand downstream of the sphere. The steel sphere is not big enough to stop the protons of all energies of interest; however, it still modifies the energy and direction of the protons that interest it, creating a region of lower intensity (a shadow) in the bright spot created by the beam of protons striking the screen. The position is a measure in relation to the luminous point of the shadow of the system alignment. An image analysis algorithm has been developed for automatic determination of the position, with respect to the luminous point, of the shadow. The specifications and the theoretical analysis of the system were derived from the Monte Carlo simulations, which are validated by the measurements. Barkhof et al. (1999) demonstrated that the device detects misalignment of the beam with an accuracy (1 s d), in agreement with the expected performance of 0.05 mm. This accuracy is considered more than sufficient to detect the maximum misalignment of 0.5 mm allowed.

2. 4.3. - Vérification de l'alignement d'un faisceau d'irradiation thérapeutique.  2. 4.3. - Verification of the alignment of a therapeutic irradiation beam.

Des erreurs au hasard de mise en place peuvent conduire pour un patient à des prédictions erronées de distribution de la dose calculée, en utilisant un modèle statique assisté par ordinateur (CT) ; ceci dans la mesure où les choses ne sont pas figées dans le temps et dans l'espace. Des recalculs multiples de la distribution de la dose couvrant une gamme de positions attendues du patient procurent une manière d'estimer une évolution de traitement. Cependant de nombreuses évolutions de traitement doivent être, du fait de la nature statistique des incertitudes de mise en place, simulées pour calculer une distribution des valeurs moyennes de la dose délivrée à un patient. Ainsi, les méthodes de simulation directe peuvent être consom- Random errors in placement can lead to a patient's erroneous prediction of the calculated dose distribution, using a computer-assisted static (CT) model; this insofar as things are not frozen in time and space. Multiple recalculations of the dose distribution covering a range of expected patient positions provide a way of estimating a course of treatment. However, because of the statistical nature of the implementation uncertainties, many treatment evolutions must be simulated to calculate a distribution of the average values of the dose delivered to a patient. Thus, direct simulation methods can be consumed

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matrices du temps et peuvent être peu pratiques pour les applications du traitement en routine clinique. Des méthodes ont été proposées pour calculer efficacement via une convolution avec une fonction de distribution de probabilité (généralement Gaussienne), la distribution des valeurs de la dose moyenne qui décrit la nature dé l'incertitude de distribution de la dose (calculé sur un modèle CT statique). Dans un article, J. Barkhof et coll. étendent le calcul basé sur la convolution pour calculer la déviation standard sigma D (x, y,z) des résultats potentiels concernant la distribution des valeurs moyennes de la dose, et ils caractérisent la signification statistique de cette quantité en utilisant le théorème de la limite centrale.  time matrices and may be impractical for clinical routine applications. Methods have been proposed to efficiently calculate via convolution with a probability distribution function (usually Gaussian), the distribution of the mean dose values that describes the nature of the uncertainty of dose distribution (calculated on a CT model). static). In an article, J. Barkhof et al. extend the convolution-based computation to compute the standard deviation sigma D (x, y, z) of the potential results for the distribution of the mean values of the dose, and they characterize the statistical significance of this quantity using the limit theorem Central.

La planification tridimensionnelle inverse du traitement avec des faisceaux modulés fut par ailleurs appliquée à l'optimisation dosimétrique d'un volume cible prévisionnel (PTV) complexe (concave-convexe), façonné dans les régions cervicales et médiastinales supérieures par Esik et coll. (1997). La planification des 9 faisceaux coplanaires régulièrement espacés par 40 intervalles fut réalisée. Les propriétés des photons de 15 MV d'un accélérateur linéaire furent simulées. Inverse three-dimensional planning of modulated beam processing was also applied to the dosimetric optimization of a complex (concave-convex), predicted target volume (PTV), fashioned in the upper cervical and mediastinal regions by Esik et al. (1997). The planning of the 9 coplanar beams regularly spaced by 40 intervals was carried out. The properties of the 15 MV photons of a linear accelerator were simulated.

L'optimisation des profils de modulation de fluence fut pour chaque faisceau basée sur une définition des niveaux désirés/permises de dose relative dans le volume PTV prévisionnel ainsi que dans les organes à risques, tout comme une définition des forces de contrainte pour réaliser ces objectifs. Une délivrance adéquate de dose audit PTV et une protection de la corde spinale ont été, eu égard au risque de pneumonie radio-induite, jugées complètement réalisables. Pour des raisons de physique, aucune autre diminution supplémentaire de couverture du PTV n'était possible. C'est pourquoi le dépôt d'énergie radiante sur certaine partie critique des tissus normaux a effectivement été réduit par application d'un organe factice à risque. La planification inverse de la Radiothérapie conformationnelle des grandes tumeurs est bien entendu une méthode aussi efficace. Toutefois, la puissance de la technique est insuffisante lorsque la dose de tolérance du tissu normal environnant est trop faible et son effet de volume est élevé. Bien que requérant davantage d'interactions avec l'opérateur, l'introduction des organes factices à risque peut être, pour Esik et coll. (1997), d'un secours dans la réduction du dépôt d'énergie de radiation sur les tissus normaux. La dose en un point des tissus dépend d'une part du volume irradié, qui intervient par sa forme, son épaisseur et sa composition, et d'autre part de l'énergie radiante du faisceau d'irradiation. The optimization of the fluence modulation profiles was for each beam based on a definition of the desired / allowed levels of relative dose in the forecast PTV volume as well as in the organs at risk, as well as a definition of the forces of constraint to achieve these objectives. . Adequate dose delivery to PTV and protection of the spinal cord have been considered completely feasible in view of the risk of radiation-induced pneumonia. For physical reasons, no further reduction in PTV coverage was possible. This is why the deposit of radiant energy on certain critical parts of normal tissues has effectively been reduced by application of a dummy organ at risk. Inverse planning of conformational radiation therapy for large tumors is, of course, an equally effective method. However, the power of the technique is insufficient when the tolerance dose of the surrounding normal tissue is too low and its volume effect is high. Although requiring more interaction with the operator, the introduction of dummy organs at risk may be, for Esik et al. (1997), an aid in reducing radiation energy deposition on normal tissues. The dose at one point of the tissues depends on the one hand on the irradiated volume, which intervenes by its shape, its thickness and its composition, and on the other hand on the radiant energy of the irradiation beam.

Ces deux facteurs ne peuvent pas être considérés indépendamment, car le faisceau est modifié par la présence du milieu et la dose en un point dépend de la quantité These two factors can not be considered independently because the beam is modified by the presence of the medium and the dose at one point depends on the quantity

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ainsi que de la qualité du rayonnement incident. De même que les caractéristiques physiques du milieu peuvent, en l'absence de toute irradiation, être cependant définies tout comme les caractéristiques du faisceau incident peuvent être définies en l'absence du volume irradié. On considère alors le faisceau sortant du générateur et n'ayant traversé aucun milieu matériel (en négligeant l'absorption et la diffusion par l'air). La distribution de la dose dans le milieu irradié dépend de l'énergie de rayonnement et des conditions géométriques, c'est-à-dire de la forme et des dimensions du faisceau et du milieu. Le système consiste, pour la dosimétrie bidimensionnelle, en un écran scintillant (fluorescent) monté du côté de la sortie du . faisceau d'un fantôme et il est observé par une caméra charged coupled device (CCD). La distribution de la lumière observée à l'écran est équivalente à la distribution bidimensionnelle (2-D) de la dose à la position de l'écran. Cependant et sans contester les bénéfices de tous ces artifices exposés ci-dessus, il est établi qu'ils ne permettent pas l'éradication du biais et ne maîtrise pas la mobilité physiologique . ou non de l'organisme.  as well as the quality of the incident radiation. Just as the physical characteristics of the medium can, however, in the absence of any irradiation, be defined just as the characteristics of the incident beam can be defined in the absence of the irradiated volume. The beam leaving the generator is then considered and has not passed through any material medium (neglecting absorption and diffusion by air). The dose distribution in the irradiated medium is dependent on the radiation energy and geometric conditions, i.e. the shape and dimensions of the beam and the medium. The system consists, for two-dimensional dosimetry, of a scintillating (fluorescent) screen mounted on the output side of the. beam of a ghost and it is observed by a camera-coupled coupled device (CCD). The light distribution observed on the screen is equivalent to the two-dimensional (2-D) dose distribution at the screen position. However, and without questioning the benefits of all these artifices exposed above, it is established that they do not allow the eradication of the bias and do not control the physiological mobility. or not of the body.

2. 5. Simulation virtuelle et dosimétrie prévisionnelle
2. 5.1. Simulation de la trans-action d'énergie radiante
Il est clair que l'exactitude requise de simulation pour un accélérateur linéaire de . l'art actuel dépend de l'exactitude requise des quantités des points à explorer à la fin. Il n'en est pas de même de la Radiothérapie par interaction multiple des faisceaux simultanés convergents sur une seule cible qui opère plutôt par kernels de diffusion d'énergies. Pour la planification du traitement de Monte-Carlo, l'exactitude des données électroniques de l'espace de phase est usuellement assurée . de telle sorte que les distributions de la dose de Monte-Carlo calculées puissent être compatibles avec les données mesurées dans l'intervalle de 2 % de la dose maximum (A. Kapur et al 1998, C-M. Ma et al 1999). Ces critères semblent être pratiques et aussi adéquats que l'incertitude sur les distributions de 1# de la dose mesurée cliniquement se situe, suivant les procédures de dosimétrie recommandée (cf. IAEA 1987, AAPM 1983,1991), usuellement aux environs de 2 %.
2. 5. Virtual simulation and predictive dosimetry
2. 5.1. Simulation of the trans-action of radiant energy
It is clear that the required simulation accuracy for a linear accelerator. the actual art depends on the required accuracy of the quantities of points to be explored at the end. The same is not the case for multi-interaction radiotherapy for simultaneous beams converging on a single target that operates rather by energy diffusion kernels. For the planning of the Monte Carlo processing, the accuracy of the electronic data of the phase space is usually ensured. so that the calculated Monte Carlo dose distributions can be consistent with the measured data in the range of 2% of the maximum dose (A. Kapur et al 1998, CM Ma et al 1999). These criteria appear to be practical and as appropriate as the uncertainty in the 1% distributions of the clinically measured dose is, according to the recommended dosimetry procedures (IAEA 1987, AAPM 1983, 1991), usually around 2%. .

L'incertitude de la dans la dose en un point en mesure clinique de routine dans un fantôme doit être plus vraisemblablement d'environ 3 % (Khan 1994). L'expérience a montré que l'accord entre les simulations de Monte-Carlo et les mesures par réglage fin des paramètres utilisés dans les simulations de l'accélérateur pourrait être  The uncertainty of the dose in a routine clinical measurement point in a phantom is more likely to be about 3% (Khan 1994). Experience has shown that the agreement between the Monte Carlo simulations and the fine-tuning measurements of the parameters used in the accelerator simulations could be

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mieux réalisé que 1 % (A. Kapur et al 1998, C-M. Ma et al 1999). Les mesures de haute précision pourraient être prédites, pour bon nombre d'auteurs (C-M. Ma et al
1993b, C-M. Ma and Seuntjens 1997), à l'intérieur de 0,3 % par les simulations de
Monte-Carlo. Un tel accord semble être excessif pour les simulations cliniques d'un accélérateur, si l'incertitude dosimétrique reste à 2-3 % dans les données de dose utilisée pour la commande de la machine. Faddegon et coll.(1998) estimaient les diverses incertitudes de délivrance de la dose d'électrons et ils devaient conclure qu'une exactitude globale dans la dose de 5 % ou 5 mm dans l'emplacement des lignes d'isodose ou encore 5 % / 5 mm en raccourci, pourrait être réalisable si les '. doses relatives étaient calculées à 3 % / 3 mm (variation point par point de la dose à l'intérieur d'une distribution donnée de dose) et la dose dans l'eau par rapport à 2 % / 2 mm (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999). Ceci sans tenir compte de biais éventuel par rapport à la lésion non en permanence visualisée, en se référant uniquement à une image différée dans le temps par rapport au moment de la simula- . tion et donc forcément inadaptée à la situationjuste en cours.
better than 1% (A. Kapur et al 1998, CM Ma et al 1999). High precision measurements could be predicted for many authors (CM Ma et al
1993b, CM. Ma and Seuntjens 1997), within 0.3% by simulations of
Monte Carlo. Such agreement seems to be excessive for clinical simulations of an accelerator, if dosimetric uncertainty remains at 2-3% in the dose data used for machine control. Faddegon et al (1998) estimated the various electron emission delivery uncertainties and concluded that an overall dose accuracy of 5% or 5 mm in the location of the isodose lines or 5% / 5 mm in short, could be feasible if '. relative doses were calculated at 3% / 3 mm (point-to-point variation of the dose within a given dose distribution) and the dose in water compared to 2% / 2 mm (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999). This without taking into account possible bias with respect to the lesion not permanently visualized, with reference only to an image delayed in time with respect to the moment of simula- tion. and therefore necessarily inappropriate for the situation just under way.

2. 5.1. Temps de simulation en vue du dépôt d'énergies par trans-action
L'inconvénient majeur de la méthode de Monte-Carlo est le temps de calcul requis pour obtenir une incertitude statistique acceptable dans les quantités simulées. C-M.
2. 5.1. Simulation time for energy deposition by trans-action
The major disadvantage of the Monte Carlo method is the computation time required to obtain an acceptable statistical uncertainty in the simulated quantities. CM.

Ma et coll. (1997a) ont rapporté que pour réaliser une incertitude statistique dans la distribution de la dose de 1 %, autour de l'espace de phase des électrons de 1 x 104, dans un fantôme de consistance aqueuse, des voxels cubiques de 1 cm3 étaient nécessaires pour chaque surface dans le champ de 1 cm2. Le nombre de particules par surface unitaire devrait augmenter pour des voxels plus petits, pour réaliser la même incertitude statistique. Rogers et coll. (1995a) ont par ailleurs montré que le . rapport du nombre des électrons par cm2 de l'espace de phase marqué sur le plan de marquage pour un champ de 10 x 10 cm2 par rapport au nombre d'électrons incidents à la fenêtre de sortie du vide et de l'énergie électronique incidente. Pour un accélérateur du type Varian Clinac 2100C, ce rapport était pour un faisceau d'électrons de 6 MeV d'environ 0,0002 et de 0,0008 pour un faisceau d'électrons de 20 MeV. Ceci signifie qu'on doit simuler jusqu'à des histoires de 5 x 107 en simulation d'un accélérateur pour réaliser l'incertitude statistique de 1 % spécifiée dans le calcul de la dose. Plus de 108 histoires d'électrons seront nécessaires pour un champ de 25 x 25 cm2 d'électrons de 6 MeV. Ceci peut requérir 300 heures de temps
CPU sur une console SGI R4400 de 200 MHz (Rogers et al 1995a) ou un peu de jours de temps de CPU sur un PC Pentium Pro 200 MHz (Kapur et al 1998). Le
Ma et al. (1997a) reported that to achieve statistical uncertainty in the 1% dose distribution, around the 1 x 104 electron phase space, in an aqueous consistency phantom, 1 cm3 cubic voxels were required for each surface in the 1 cm2 field. The number of particles per unit area should increase for smaller voxels, to achieve the same statistical uncertainty. Rogers et al. (1995a) have also shown that the. ratio of the number of electrons per cm 2 of the labeled phase space on the labeling plane for a field of 10 × 10 cm 2 with respect to the number of electrons incident at the vacuum exit window and the incident electron energy. For an accelerator of the Varian Clinac 2100C type, this ratio was for a 6 MeV electron beam of about 0.0002 and 0.0008 for a 20 MeV electron beam. This means that simulations of 5 x 107 in simulation of an accelerator must be simulated to achieve the 1% statistical uncertainty specified in the dose calculation. More than 108 electron histories will be needed for a 25 x 25 cm2 field of 6 MeV electrons. This may require 300 hours of time
CPU on a SGI R4400 200 MHz console (Rogers et al 1995a) or a few days of CPU time on a 200 MHz Pentium Pro PC (Kapur et al 1998). The

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temps total requis de CPU pour stimuler cinq énergies nominales des électrons et cinq applicateurs serait proche d'un mois. Beaucoup de processus itératif de réglage fin de l'énergie incidente des électrons et d'autres paramètres de l'accélérateur, le temps CPU global pour la commande de tous les faisceaux peuvent à proprement parler être de plusieurs mois. Il est clair que la plupart des centres de cancer ne possèdent pas de telles ressources de calcul ou d'expertise nécessaire au procédé de Monte-Carlo (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999).  Total required CPU time to boost five nominal energies of electrons and five applicators would be close to a month. Many iterative process of fine tuning of the incident energy of the electrons and other parameters of the accelerator, the overall CPU time for the control of all the beams can properly speaking be of several months. It is clear that most cancer centers do not have such computational resources or expertise needed for the Monte Carlo process (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999).

Au cours des deux dernières décades, des efforts significatifs ont été faits dans la modélisation de Monte-Carlo des faisceaux cliniques d'électrons provenant des accélérateurs médicaux. Beaucoup des résultats majeurs de cette procédure ont été abordés à travers les simulations détaillées de Monte-Carlo. De tels efforts ont été facilités par le développement du code BEAM. Des faisceaux d'électrons des divers accélérateurs cliniques ont été à différentes fins plus systématiquement étudiés par différents groupes de recherche. Pour améliorer l'élaboration d'accélérateurs, les constructeurs d'accélérateurs ont étudié les caractéristiques du faisceau, bien qu'ils n'aient publié dans la littérature aucun rapport détaillé. Les utilisateurs d'accélérateur ont aussi étudié l'information de l'espace de phase du faisceau pour dériver les données dosimétriques nécessaires, pour rendre plus exacte la mesure dosimétrique et exécuter les calculs de dose de planification de traitement de Radio- thérapie exacts. Il y a encore cependant une diversité de problèmes pratiques associés à l'exactitude de la simulation utilisant les techniques de Monte-Carlo de l'accélérateur (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999). Over the last two decades, significant efforts have been made in Monte Carlo modeling of clinical electron beams from medical accelerators. Many of the major results of this procedure have been addressed through detailed Monte Carlo simulations. Such efforts have been facilitated by the development of the BEAM code. Electron beams of various clinical accelerators have been for different purposes more systematically studied by different research groups. To improve the development of accelerators, accelerator manufacturers have studied beam characteristics, although they have not published any detailed reports in the literature. Accelerator users have also researched beam phase space information to derive dosimetric data needed, to make dosimetric measurement more accurate, and to perform accurate radiation treatment schedule planning calculations. There is, however, still a variety of practical problems associated with the accuracy of the simulation using accelerator Monte-Carlo techniques (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999).

2. 5.2. Exactitude en situation de trans-action de la simulation du traitement aux rayons
L'information la plus basique requise par une simulation de Monte-Carlo pour une tête de traitement est les spécifications des parties de l'accélérateur, tels que leurs emplacements, les dimensions et les matériaux. Sans connaître précisément les spécifications des composantes, les résultats de la simulation peuvent être d'une utilité limitée. Aussi semble-t-il de loin difficile d'obtenir l'information spécifique . adéquate provenant des manufacturiers sur un accélérateur (Udale-Smith 1992,
D. W.O. Rogers et al 1995a). En raison de la valeur commerciale des spécifications détaillées des parties de l'accélérateur, les manufacturiers répugnent usuellement, à fournir l'information avec les détails nécessaires à la modélisation de Monte-Carlo.
2. 5.2. Accuracy in a trans-action situation of the radiation treatment simulation
The most basic information required by a Monte Carlo simulation for a treatment head is the specifications of the parts of the accelerator, such as their locations, dimensions and materials. Without knowing precisely the specifications of the components, the results of the simulation can be of limited use. So it seems by far difficult to obtain specific information. from manufacturers on an accelerator (Udale-Smith 1992,
DWO Rogers et al 1995a). Due to the commercial value of the detailed specifications of parts of the accelerator, manufacturers are usually reluctant to provide the information with the details necessary for Monte-Carlo modeling.

De plus, les accélérateurs nouvellement acquis sont souvent ajustés sur site pour les utilisateurs individuels, par la sélection par exemple des feuilles diffusantes ou de  In addition, newly acquired accelerators are often adjusted on site for individual users, for example by selecting scattering sheets or

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réglage du guide d'onde, pour harmoniser les caractéristiques du faisceau de la machine devant être remplacée, ou des machines existantes. La situation peut être davantage compliquée du fait de la remise en état, de l'amélioration ou de la mise à jour, de l'accélérateur. Les accélérateurs de même modèle ne pourraient comprendre les mêmes composantes exactement. Par exemple, le même type d'accélérateurs peut avoir différentes feuilles de diffusion, des filtres aplatissants, des chambres ou des applicateurs des moniteurs (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999).  adjustment of the waveguide, to harmonize the characteristics of the beam of the machine to be replaced, or existing machines. The situation can be further complicated by refurbishing, upgrading or updating the accelerator. Accelerators of the same model could not understand exactly the same components. For example, the same type of accelerator may have different diffusion sheets, flattening filters, chambers or monitor applicators (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999).

Il est par ailleurs difficile pour les utilisateurs de connaître en pratique l'information précise, telle que la taille et l'emplacement du point lumineux (impact), la distribu- . tion d'énergie électronique et la distribution angulaire, de l'espace de phase à la fenêtre de sortie du vide des électrons. En exécutant les simulations de Monte-Carlo du faisceau électronique, il était pratique de supposer d'ordinaire qu'à la fenêtre du vide de l'accélérateur se trouvait un faisceau en pinceau d'électrons mono- énérgétiques. L'énergie initiale du faisceau en pinceau est déterminée en harmoni- . sant les valeurs calculées et mesurées de certaines quantités dosimétriques, disons,
R50 ou Rp (Udale, 1988 ; Udale-Smith, 1990, 1992 ; Keall and Hoban, 1994 ;
D. W.O. Rogers et al, 1995a ; A. Kapur et al, 1998 ; C-M. Ma et al, 1999). On a trouvé que la courbe finale d'énergie incidente de la dose, à moins que le spectre soit très large (D. W.O. Rogers et al, 1995a). Cette approche s'est révélée pratique et . adéquate pour les calculs des doses en radiothérapie. L'introduction de ces procédures empiriques met cependant en question l'exactitude des résultats de simulation, telles que les caractéristiques des données réelles de l'espace de phase du faisceau, même quand la distribution de la dose finale s'accorde avec les données mesurées. Par exemple, le spectre d'énergie calculée n'est pas nécessairement une . représentation exacte du spectre réel. En plus, comme l'ont indiqué D. W.O. Rogers et coll. (1995a), il pourrait y avoir d'autres effets plus subtils, pour lesquels, cette approche peut être mise en échec. Il y a par ailleurs une pauvreté, selon Deasy et coll. (1996) des données expérimentales sur la fluence des faisceaux électroniques cliniques. Ainsi, il y a une raison pour établir encore un repère de la simulation de la . tête de traitement basée sur les mesures de fluence et de la dose, en utilisant un accélérateur de recherche avec une source et des détails bien connus de la tête de traitement (Faddegon et al, 1998, cités par Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang,
1999).
It is also difficult for users to know in practice precise information, such as the size and location of the light point (impact), the distribution. electron energy and the angular distribution, from the phase space to the exit window of the electron vacuum. In executing the Monte-Carlo simulations of the electron beam, it was convenient to assume ordinarily that at the vacuum window of the accelerator there was a beam of mono- energetic electrons. The initial energy of the brush beam is determined in harmony. the calculated and measured values of certain dosimetric quantities, say,
R50 or Rp (Udale, 1988, Udale-Smith, 1990, 1992, Keall and Hoban, 1994;
DWO Rogers et al, 1995a; A. Kapur et al, 1998; CM. Ma et al, 1999). It was found that the final curve of incident energy of the dose, unless the spectrum is very broad (DWO Rogers et al, 1995a). This approach has proved practical and. adequate for dose calculations in radiotherapy. The introduction of these empirical procedures, however, calls into question the accuracy of the simulation results, such as the actual data characteristics of the beam phase space, even when the final dose distribution agrees with the measured data. . For example, the calculated energy spectrum is not necessarily one. exact representation of the real spectrum. In addition, as noted by DWO Rogers et al. (1995a), there may be other more subtle effects, for which this approach can be defeated. There is also poverty, according to Deasy et al. (1996) experimental data on the fluence of clinical electron beams. Thus, there is a reason to establish yet another benchmark of the simulation of the. treatment head based on fluence and dose measurements, using a search accelerator with a source and well-known details of the treatment head (Faddegon et al, 1998, quoted by Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang,
1999).

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2. 5.3. - Caractérisation du faisceau et modélisation de la source unique d'énergie radiante
La raison importante de simuler une tête de traitement est d'obtenir l'information désirée de l'espace de phase du faisceau d'électrons pour la planification de traite- ment de Monte-Carlo. Les données de l'espace de phase générées avec le code
BEAM contiennent presque toute l'information de l'espace de phase désirée (Rogers et al 1995a). Il y a cependant certains problèmes associés à l'application directe des données de l'espace de phase dans les calculs de la dose de Monte-Carlo (Ma and
Rogers, 1995b,c ; Ma et al, 1997a ; Ma, 1998 ; Jiang et al, 1999). Puisque les carac- téristiques du faisceau sont usuellement différentes, même pour le même type d'accélérateur, il est nécessaire de simuler chaque accélérateur individuel, en vue de planifier le traitement, pour obtenir les données de l'espace de phase de Monte-
Carlo. La production de l'information de l'espace de phase, en simulant la tête de traitement et son assurance de qualité ne sont pas une tâche facile, même avec le co- , de BEAM. Il requiert à la fois l'expérience de la simulation de Monte-Carlo et beau- coup plus de temps que ce qui est nécessaire pour proposer un système de planifica- tion de traitement électronique conventionnelle. Ceci place, selon Chang-Ming Ma et Steve B. Jiang (1999), une limite pratique dans une clinique ordinaire du cancer sur la mise en #uvre clinique de la planification de traitement de Monte-Carlo.
2. 5.3. - Characterization of the beam and modeling of the single source of radiant energy
The important reason for simulating a treatment head is to obtain the desired electron phase phase space information for Monte Carlo processing planning. The phase space data generated with the code
BEAM contains almost all the information of the desired phase space (Rogers et al 1995a). However, there are some problems associated with the direct application of phase space data in Monte Carlo dose calculations (Ma
Rogers, 1995b, c; Ma et al, 1997a; Ma, 1998; Jiang et al, 1999). Since the beam characteristics are usually different, even for the same type of accelerator, it is necessary to simulate each individual accelerator, in order to plan the processing, to obtain the data from the Monte Carlo phase space.
Carlo. The production of phase space information, simulating the processing head and its quality assurance is not an easy task, even with the co-, of BEAM. It requires both the experience of Monte Carlo simulation and much more time than is required to provide a conventional electronic processing planning system. This places, according to Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang (1999), a practical limit in an ordinary cancer clinic on the clinical implementation of Monte Carlo treatment planning.

Le stockage des données simulées de l'espace de phase de Monte-Carlo est un autre problème. Il a été découvert que les caractéristiques du faisceau des différents applicateurs d'électrons peuvent du fait de la variation des électrons collimatés différer significativement par les mâchoires mobiles et le diffusé provenant des attaches de l'applicateur (Zhang et al, 1998 ; Kapur et al, 1998). Ceci signifie que les , fichiers de l'espace de phase doivent être obtenus pour chaque énergie électronique par combinaison d'applicateurs. Afin de réaliser l'incertitude statistique de 1-2 % dans un fantôme constitué des voxels de 0,1-lcm3, des particules de l'espace de phase de 106-107 sont usuellement requises, dans une simulation de Monte-Carlo, en fonction de la taille du champ du faisceau électronique (Rogers et al, 1995a ; Zhanget al, 1998 ; Kapur et al, 1998 ; Ma et al, 1999). Pour un accélérateur linéaire clinique ayant cinq énergies nominales et cinq tailles d'applicateurs, ceci signifie plus de 108 particules d'espace de phase ou quelques gigabytes d'espace de disque d'ordinateur. Il est requis plus d'espace disque lorsque les données de l'espace de phase photonique sont également stockées. Ceci représente une charge significative pour les ressources limitées de l'ordinateur dans la plupart des centres cliniques.  Storing simulated data from the Monte Carlo phase space is another problem. It has been discovered that the beam characteristics of the different electron applicators can because of the variation of the collimated electrons differ significantly by the movable and diffused jaws from the applicator attachments (Zhang et al, 1998; Kapur et al. , 1998). This means that, the phase space files must be obtained for each electronic energy by combination of applicators. In order to achieve the 1-2% statistical uncertainty in a phantom consisting of 0.1-lcm3 voxels, 106-107 phase space particles are usually required, in a Monte Carlo simulation, to the size of the electron beam field (Rogers et al, 1995a, Zhanget al, 1998, Kapur et al, 1998, Ma et al, 1999). For a clinical linear accelerator with five nominal energies and five applicator sizes, this means more than 108 phase space particles or a few gigabytes of computer disk space. More disk space is required when the photon phase space data is also stored. This represents a significant burden for the limited computer resources in most clinical centers.

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Evidemment une description plus concise, avec une exactitude suffisante du faisceau électronique clinique est nécessaire pour réaliser en routine une planification de traitement de Montre Carlo (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999).  Obviously a more concise description, with sufficient accuracy of the clinical electron beam is needed to routinely perform a Carlo Watch treatment planning (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999).

C'est pourquoi une méthodologie a été proposée pour remplacer le fichier d'espace de phase par un modèle de sources multiples avec des paramètres dérivés des données simulées de l'espace de phase (Ma et al 1993a, 1994, 1997a ; Ma and Rogers 1995b,
Ma 1998, Jiang et al 1999). En se basant sur les observations que les particules provenant des composants différents d'un accélérateur ont une énergie, des distributions angulaires et spatiales différentes pendant que les particules provenant ). du même composant ont des caractéristiques très similaires, il a été considéré que les particules de différentes parties d'un accélérateur viennent des sous-sources différentes. Chaque sous-source représentait une composante critique de la tête de traitement et ses dimensions géométriques étaient déterminées par la composante en question. Chaque sous-source avait ses propres distributions de fluence spectrale et planaire dérivées des données simulées de l'espace de phase. En échantillonnant la position des particules sur les sous-sources et sur la surface du fantôme, la corrélation entre la position des particules et l'angle incident était naturellement retenue. Un programme spécial, le BEAMDP, a été écrit pour aider à dériver les paramètres du modèle de la source à partir des données de l'espace de phase, en utilisant le BEAM (C-M. Ma and D.W.O. Rogers 1995a, c). Ce modèle de sources multiples a été évalué contre les données de l'espace de phase entière pour les différents accélérateurs et les mises en place des arrangements du faisceau (C-M. Ma et al, 1997a ; C.-M. Ma, 1998, cités par Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999).
This is why a methodology has been proposed to replace the phase space file with a multiple source model with parameters derived from simulated phase space data (Ma et al 1993a, 1994, 1997a, Ma and Rogers 1995b,
Ma 1998, Jiang et al 1999). Based on the observations that particles from different components of an accelerator have energy, different angular and spatial distributions as the particles from). of the same component have very similar characteristics, it was considered that the particles of different parts of an accelerator come from different sub-sources. Each sub-source represented a critical component of the treatment head and its geometric dimensions were determined by the component in question. Each sub-source had its own spectral and planar fluence distributions derived from simulated phase space data. By sampling the position of the particles on the sub-sources and on the surface of the phantom, the correlation between the position of the particles and the incident angle was naturally retained. A special program, the BEAMDP, was written to help derive the source model parameters from the phase space data, using BEAM (CM Ma and DWO Rogers 1995a, c). This multiple source model was evaluated against the data of the whole phase space for the different accelerators and the set up of the beam arrangements (CM Ma et al, 1997a, C.-M. Ma, 1998, cited by Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999).

Il est possible d'appliquer le même raisonnement à plusieurs sources simultanées d'irradiation thérapeutique de la présente invention.  The same reasoning can be applied to several simultaneous sources of therapeutic irradiation of the present invention.

Une procédure de commande pratique de la planification de traitement de Monte-
Carlo du faisceau d'électrons a été proposée par C-M. Ma et coll. (1997c). L'idée était de dériver les paramètres du modèle basique de source des données simulées de l'espace de phase et ensuite de modifier les paramètres du modèle, basé sur les données mesurées du faisceau, de la source, pour la mise en #uvre clinique. C-M. Ma (1998) démontrait la faisabilité de cette approche, en utilisant un modèle de source multiple développé antérieurement (C-M. Ma et al, 1997a). En variant les bords du bac des spectres d'énergie pour chaque sous-source, les distributions de la dose calculées en profondeur en utilisant J'espace de phase reconstruit à partir du modèle de sources multiples pour une énergie nominale du faisceau harmonisée avec les
A convenient ordering procedure of Monte-Carlo treatment planning
Carlo of the electron beam was proposed by CM. Ma et al. (1997c). The idea was to derive the parameters of the basic source model of the simulated phase space data and then modify the model parameters, based on the measured beam source data, for clinical implementation. . CM. Ma (1998) demonstrated the feasibility of this approach, using a previously developed multiple source model (CM Ma et al, 1997a). By varying the energy spectrum edges of the bin for each sub-source, the depth-calculated dose distributions using the reconstructed phase space from the multiple source model for nominal beam energy harmonized with

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distributions en profondeur de la dose pour une autre énergie nominale. En variant les bords de chaque bac de distribution de fluence planaire pour chaque sous-source, les profils latéraux calculés de dose utilisant l'espace de phase reconstruit à partir des modèles des sources multiples pour une taille harmonisée des champs avec les profils de dose pour une autre taille de champ (C-M. Ma 1998, cités par Chang-Ming
Ma and Steve B. Jiang, 1999).
in-depth dose distributions for another nominal energy. By varying the edges of each planar fluence distribution bin for each sub-source, the calculated dose side profiles using the reconstructed phase space from the multiple source models for a harmonized size of the fields with the dose profiles for each another size of field (CM Ma 1998, quoted by Chang-Ming
Ma and Steve B. Jiang, 1999).

Jiang et coll. (1999) ont davantage amélioré la méthodologie pour modéliser et proposer le faisceau électronique (C-M. Ma et al 1997a,c ; C-M. Ma 1998). Ils ont amélioré la représentation du modèle de la source ainsi que les algorithmes de recon- . struction et exploré le nombre minimum de sous-sources d'importance dosimétrique pour obtenir l'exactitude requise de proposition du faisceau. Cette méthode fut appliquée aux faisceaux d'électrons à partir de la machine Varian Clinac 2100C ayant un applicateur de type III. On a trouvé qu'un modèle de quatre sources était adéquat pour toutes les combinaisons énergie/applicateur. Le modèle de source . constitué d'une source ponctuelle d'électrons, une source ponctuelle de photons et deux sources étendues d'électrons. Le marquage du plan placé directement au- dessus de la surface supérieure du dernier gratteur n'était pas manipulé par le modèle de la source mais simulé séparément dans une simulation BEAM supplémentaire ou dans le calcul de la dose du patient. Le modèle fut repéré en . comparant les distributions calculées de dose avec le modèle et les données de l'espace de phase entière (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999). Mais, pour la cible il faut acquérir des données anatomiques.  Jiang et al. (1999) further improved the methodology for modeling and proposing the electron beam (C-Ma Ma et al 1997a, c, C-Ma Ma 1998). They improved the representation of the source model as well as the recognition algorithms. struction and explored the minimum number of sub-sources of dosimetric importance to obtain the required beam proposal accuracy. This method was applied to the electron beams from the Varian Clinac 2100C machine with a Type III applicator. A four-source model was found to be adequate for all energy / applicator combinations. The source model. consisting of a point source of electrons, a point source of photons and two extended sources of electrons. The marking of the plane directly above the upper surface of the last scraper was not manipulated by the source model but simulated separately in an additional BEAM simulation or in the calculation of the patient dose. The model was spotted in. comparing calculated dose distributions with model and whole phase space data (Chang-Ming Ma and Steve B. Jiang, 1999). But for the target it is necessary to acquire anatomical data.

2. 6. - Acquisition des données anatomiques . La délimitation précise du volume tumoral nécessite une acquisition tridimensionnelle des différents volumes d'intérêt, qui est obtenue grâce aux systèmes d'imagerie. La tomodensitométrie reste l'examen diagnostique répondant le mieux, non seulement en termes de contraste, aux critères requis de densités et de résolution spatiale, mais encore en termes de mobilité dans l'espace et le temps.  2. 6. - Acquisition of anatomical data. The precise delineation of the tumor volume requires a three-dimensional acquisition of the different volumes of interest, which is obtained thanks to the imaging systems. Computed tomography remains the most appropriate diagnostic test, not only in terms of contrast, to the required density and spatial resolution criteria, but also in terms of mobility in space and time.

. Cependant, l'imagerie par résonance magnétique nucléaire a permis jusqu'ici une meilleure appréciation du volume tumoral et peut être complétée par une fusion informatique d'images afin d'exploiter de manière simultanée les données acquises par la tomodensitométrie (TDM) et l'imagerie par résonance magnétique notamment par l'excellente définition de détail du TDM 4-D. S. Treves et coll. (1998) ont décrit . However, nuclear magnetic resonance imaging has hitherto allowed a better appreciation of the tumor volume and can be supplemented by a computerized image fusion in order to simultaneously exploit the data acquired by computed tomography (CT) and computed tomography. magnetic resonance imaging including the excellent detail definition of TDM 4-D. S. Treves et al. (1998) described

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une technique développée dans leur laboratoire permettant l'incorporation aux données de l'imagerie de toutes les informations disponibles, tels le SPECT et le PET, etc. ; que V. Mongioj et coll. (1998) ont évalué la précision de la fusion d'images TDM, IRM et SPECT en utilisant trois logiciels commercialisés différents.  a technique developed in their laboratory allowing the incorporation of all available information, such as SPECT and PET, into the imagery data, etc. ; that V. Mongioj et al. (1998) evaluated the accuracy of CT, MRI and SPECT image fusion using three different commercial software packages.

Ces techniques ont un réel potentiel d'amélioration de la spécificité des tissus tumoraux ; mais reste de l'ordre du seul scanner 4-D, tel que celui embarqué sur la présente invention.  These techniques have a real potential for improving the specificity of tumor tissues; but remains of the order of the only 4-D scanner, such as that embedded in the present invention.

En ce qui concerne l'immobilisation, la première étape consiste en la confection d'un masque thermoformé, sur lequel des repères externes sont placés, indiquant . notamment la ligne médiane et la projection latérale du centre du volume tumoral et ensuite l'imagerie est réalisée dans ces conditions. Il est question dans la présente invention des moyens de confection assistée par ordinateur à partir de la seule TDM - 4D. Certains logiciels sont cependant capables de fusionner des images TDM et
IRM, même si les deux examens ont été effectués dans des positions différentes. De . ce fait, les caractéristiques d'acquisition sont la conséquence d'un compromis entre la précision souhaitée pour la visualisation des volumes tumoraux et la nécessité d'inclure des organes à risque situés à distance du volume tumoral macroscopique et du volume cible anatomo-clinique. Support permettant des techniques d'irradiation par des faisceaux non-coplanaires, d'orientation quelconque d'incidence.
As far as immobilization is concerned, the first step is the making of a thermoformed mask, on which external marks are placed, indicating. in particular the median line and the lateral projection of the center of the tumor volume and then the imaging is carried out under these conditions. It is a question of the present invention of the means of making computer assisted preparation from the only TDM - 4D. However, some software packages are able to merge TDM
MRI, although both exams were performed in different positions. From. this is because the acquisition characteristics are the consequence of a compromise between the desired precision for the visualization of the tumor volumes and the need to include risk organs situated at a distance from the macroscopic tumor volume and the anatomo-clinical target volume. Support allowing irradiation techniques by non-coplanar beams, of any orientation of incidence.

2.6.1. - Détermination des volumes cibles (GTV, CTV, PTV)
Toutes ces dénominations sont en fait liées à la précision ou plus spécifiquement, dans l'art ancien, à l'approximation de l'instrument (examen clinique, examen macroscopique, imagerie 2-D ou 3-D, X ou RMN, etc. ), qui les détermine. Elles ont en effet été conçu, selon la détermination proposée en fonctionnement par tout un . chacun et selon l'accessibilité du plateau technique local. Compte tenu des évolutions théoriques et des inadéquations que cette évolution nécessaire a fait surgir, il nous a semblé qu'il faille actualiser à un certain niveau, la méthodologie condition de toute pensée conceptuelle à laquelle nous nous sommes livrés dans cette invention de la dualité opération - objet, la définition de la cible en radiothéra- i. pie, en même temps que l'outil. Dans la mesure où elle nous paraît procéder d'une certaine illusion que n'atténue pas toutes les garanties statistiques dont s'entoure, du point de vue conformationnelle, cette procédure de simulation ne s'inscrit pas dans un plan réellement révisionnel. Dans la mesure où cette détermination logique des systèmes opératoires n'est plus visée, dans l'art actuel, que comme une ombre ou une promesse d'objets. Le méta-niveau où se déploie la connaissance philosophique
2.6.1. - Determination of target volumes (GTV, CTV, PTV)
All these denominations are in fact related to the precision or more specifically, in the ancient art, to the approximation of the instrument (clinical examination, macroscopic examination, 2-D or 3-D imaging, X or NMR, etc.). ), which determines them. They have indeed been designed, according to the determination proposed in operation by any one. each and according to the accessibility of the local technical platform. Given the theoretical evolutions and the inadequacies that this necessary evolution has caused, it seemed to us that we need to update at a certain level, the methodology condition of all conceptual thinking that we have engaged in this invention of the duality operation. - object, the definition of the radiotherapy target. at the same time as the tool. Insofar as it seems to us to proceed from a certain illusion that does not diminish all the statistical guarantees that conformationally surrounds itself, this simulation procedure is not part of a truly revisional plan. Insofar as this logical determination of the operating systems is no longer referred to in present art as only a shadow or a promise of objects. The meta-level where philosophical knowledge unfolds

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de l'objet n'est point celui, comme le laisse entendre le sujet même de la conformation, des formes mais celui plutôt comme un système de probabilité d'existence de l'organisation du réel. Il faut donc examiner de quelle nature est la consistance et la cohérence du tissu propre des concepts techniques qu'elle élabore et montrer par-là en quoi les aspects des faits isolés nous découvrent, quand on y prend garde, leurs déterminations fondamentales. De là, à passer aux conclusions logiquement enchaînées, qui rendent compte de la liaison symétrique interne entre les différents phénomènes de transformation, il nous faut mettre le concept de lésion cible sur pied, c'est ce que révèle exactement, par définition, les recons- . tructions 3-D du CT scanner. Ceci dans la mesure où la topographie de la lésion ne reste pas une variable aléatoire qui varie de façon non prévisible, et qui enlève tout son sens à la notion de volume cible prévisionnel . Aujourd'hui, le climat d'incertitudes créé par ce repli de la simulation clinique à la faveur des biais de visée balistique difficiles même avec la sophistication poussée de la simulation . virtuelle permanente et immuable à évaluer, dans le temps et dans l'espace.  of the object is not that, as the very subject of the conformation suggests, but rather the form as a system of probability of existence of the organization of the real. It is therefore necessary to examine the nature of the consistency and coherence of the fabric of the technical concepts which it elaborates, and to show how the aspects of isolated facts discover, when we are careful, their fundamental determinations. From there, to logically chained conclusions, which account for the symmetrical internal connection between the different transformation phenomena, we must put the concept of the target lesion on foot, which is exactly what, by definition, the -. tructions 3-D CT scanner. This is because the topography of the lesion does not remain a random variable that varies unpredictably, and that renders meaningless the notion of projected target volume. Today, the climate of uncertainty created by this decline in clinical simulation with the help of difficult ballistic biases even with the sophisticated sophistication of simulation. virtual permanent and immutable to evaluate, in time and space.

Contrairement à la simulation dite virtuelle, le nouveau concept technique de la simulation clinique introduit par le biais de cette nouvelle invention, qui rend compte non seulement des variations physiologiques mais aussi des mouvements volontaires du patient sur la table autour d'un invariant physique, la lésion cible, . telle que visualisé au moment t, par le CT. A ce moment de notre analyse, il semble que nous discernions de façon plus précise les contours de la difficulté technique.  Unlike the so-called virtual simulation, the new technical concept of clinical simulation introduced by this new invention, which accounts for not only physiological variations but also voluntary movements of the patient on the table around a physical invariant, the target lesion,. as viewed at time t, by the CT. At this point in our analysis, it seems that we discern more precisely the contours of the technical difficulty.

Car nous avons maintenant les moyens d'en comprendre le sens, dans la mesure où un processus expansif évolutif ne peut pas, comme c'est le cas de la cible en Radio- thérapie, être un être figé dans le temps sur des images même réitérées plusieurs fois . être réalisées à distance et donc censurées par intervalle plus ou moins long, par rapport au temps to, et présentées différemment sous formes des DRRs et des images portiques CT ou non-CT, qui vont des mois durant être longtemps encore la référence permanente entre l'examen diagnostique de départ, en passant par les simulations 2-D et/ou 3-D, ainsi que le contourage, jusqu'à la dernière séance de fin . du traitement aux rayons. Période pendant laquelle les contours de la lésion et de son environnement oscillent autour des valeurs que seul un bon estimateur peut donner exactement en même temps qu'ils se modifient en fonction du temps.  Because we now have the means to understand its meaning, since an evolutionary expansive process can not, as is the case with the target in radiotherapy, be a frozen being in time on images even repeated several times. to be carried out at a distance and thus censored at a more or less long interval, with respect to the time to, and presented differently in the form of DRRs and CT or non-CT gantry images, which for months will be for a long time still the permanent reference between the initial diagnostic examination, through 2-D and / or 3-D simulations, as well as contouring, until the last end session. ray treatment. Period during which the contours of the lesion and its environment oscillate around the values that only a good estimator can give exactly at the same time as they change as a function of time.

Pourtant, la simulation virtuelle sur ordinateur a été conçue comme une simulation tridimensionnelle d'une technique d'irradiation, pour laquelle sur une représentation
3-D du patient est donnée une représentation 3-D des faisceaux d'irradiation
However, computer-based virtual simulation has been conceived as a three-dimensional simulation of an irradiation technique, for which on a representation
3-D of the patient is given a 3-D representation of the irradiation beams

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thérapeutique. Les outils mathématiques de la simulation virtuelle donnent ensuite la possibilité d'optimiser les caractéristiques géométriques des faisceaux d'irradiation, puisqu'ils permettent par exemple d'approcher l'incidence optimale, capable d'exclure, pour cette incidence d'un faisceau donné, les organes à risques et de définir la forme des champs d'irradiation la mieux adaptée au volume à irradier.  therapeutic. The mathematical tools of the virtual simulation then give the possibility of optimizing the geometrical characteristics of the irradiation beams, since they make it possible for example to approach the optimal incidence, capable of excluding, for this incidence of a given beam , organs at risk and define the shape of the irradiation fields best suited to the volume to be irradiated.

Mais seulement il faut, pour viser juste, avoir en joue la cible nettement identifiée et la seule manière de le faire c'est de travailler en temps réel sous CT-guidage. C'est autour de ce concept technique que s'articule, tel que dans le brevet n 01/01133, la nouvelle invention d'une irradiation thérapeutique CT-guidée présentée ci-après. But only to have the target clearly identified, and to do it right, the only way to do it is to work in real time under CT-guidance. It is around this technical concept that articulates, as in Patent No. 01/01133, the new invention of CT-guided therapeutic irradiation presented below.

2. 6.2. - Délimitation des volumes d'intérêt Les contours externes et la moelle épinière peuvent être automatiquement reconnus par le programme de délimitation suivant une ligne d'isodensité indiquée par l'opérateur. Le volume tumoral macroscopique doit encore être relevé manuellement. En général, le volume tumoral macroscopique inclut les tissus captant le produit de contraste et l'#dème péritumoral pour les gliomes de haut grade, par exemple. Cette évaluation est, en situation post-opératoire, plus délicate lorsque l'exérèse a été complète et qu'il n'existe plus de prise de contraste. Dans ce cas, l'évaluation du volume tumoral macroscopique est basée sur les données de l'imagerie diagnostique préopératoire, malgré les incertitudes dues aux conditions différentes d'acquisition des images (position du patient, orientation des plans de coupe). Pour les gliomes de bas grade qui ne captent pas le produit de contraste, l'imagerie IRM, complétée par une fusion des images TDM-IRM, est jugée déterminante afin d'améliorer la précision de délimitation du volume tumoral macroscopique. Il faut cependant retrouver quelque chose dans le viseur. Pourquoi irradier la marge autant que la tumeur, alors qu'il y a moins de cellules cancéreuses à ce niveau ? C'est employer un marteau pour tuer une mouche dans la périphérie de la tumeur. Avantage de l'effet divergent de la collision des particules + diffusion isotropique d'énergie radiante + effet de la pénombre. Sachant que la diffusion signifie essentiellement le flux des particules radiantes secondaires. 2. 6.2. - Delimitation of the volumes of interest The external contours and the spinal cord can be automatically recognized by the delimitation program according to an isodensity line indicated by the operator. The macroscopic tumor volume must still be manually recorded. In general, macroscopic tumor volume includes contrast-capturing tissues and peritumoral edema for high-grade gliomas, for example. This evaluation is, in a postoperative situation, more delicate when the resection has been complete and there is no more contrast enhancement. In this case, the evaluation of the macroscopic tumor volume is based on preoperative diagnostic imaging data, despite the uncertainties due to the different conditions of acquisition of the images (patient position, orientation of the cutting planes). For low-grade gliomas that do not capture the contrast medium, MRI imaging, supplemented by a fusion of CT-MRI images, is found to be critical in improving the delineation accuracy of macroscopic tumor volume. However, something must be found in the viewfinder. Why radiate the margin as much as the tumor, when there are fewer cancer cells at this level? It's using a hammer to kill a fly in the periphery of the tumor. Advantage of the divergent effect of the collision of the particles + isotropic diffusion of radiant energy + effect of the penumbra. Knowing that diffusion essentially means the flux of secondary radiating particles.

*En pratique les marges autour du volume dépendent de la nature histologique de la tumeur, du type de configuration spatiale (si cette information est connue) de la qualité de l'exérèse chirurgicale et de la proximité d'un organe à risque. Les logiciels doivent permettre des expansions anisotropiques, c'est-à-dire différentes selon les directions avec invaginations et bifurcations, etc. de la morphologie 3D de la lésion, afin de prendre en compte ces différentes contraintes ou d'exclure un * In practice the margins around the volume depend on the histological nature of the tumor, the type of spatial configuration (if this information is known) of the quality of the surgical excision and the proximity of a risk organ. The software must allow anisotropic expansions, that is to say different in the directions with invaginations and bifurcations, etc. the 3D morphology of the lesion, in order to take into account these different constraints or to exclude a

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organe dont la probabilité d'envahissement tumoral microscopique est nulle.
Certaines publications insistent sur l'importance des variations dans l'évaluation du volume tumoral entre opérateur ou lorsqu'il est demandé à un même opérateur de tracer à nouveau, après un intervalle de temps suffisant, un volume tumoral. Lorsque neuf observateurs différents (neurochirurgiens, neuroradiologues et radiothéra- peutes) ont relevé le volume tumoral macroscopique chez cinq patients atteints de tumeur cérébrale inopérable (C. Weltens et al, 1998). C'est la part de subjectivité de la donne ! Cette observation illustre bien les difficultés liées à la détermination objective des volumes tumoraux ainsi que l'effort que devraient faire les cliniciens, en fonction des données histologiques, chirurgicales et de l'imagerie, pour mieux standardiser les limites anatomo-cliniques du volume cible. Le concept de volume cible anatomo-clinique est à ce titre particulièrement fondamental dans le domaine particulier des tumeurs cérébrales. Le Volume Cible 3-D objectif doit s'imposer à tous. Le volume cible prévisionnel (PTV) qui est, dans l'état de l'art actuel, inxdiffé- remment en 3-D ou en 2-D est défini par expansion automatique tridimensionnelle autour du volume cible anatomo-clinique. La valeur de la marge, qui dépend essentiellement du système d'immobilisation utilisé, des moyens et de la fréquence des contrôles de positionnement mis en #uvre, est en général de 5 mm car on estime d'office que les patients sont correctement immobilisés par le masque thermoformé . et les mouvements physiologiques du volume tumoral seraient négligeables (bonne profession de foi). Toutes ces données sont utilisées ensuite dans les procédures de
Monte-Carlo à des fins de dosimétrie.
organ whose probability of microscopic tumor invasion is nil.
Some publications emphasize the importance of variations in the evaluation of tumor volume between operators or when the same operator is asked to repeat, after a sufficient interval of time, a tumor volume. When nine different observers (neurosurgeons, neuroradiologists and radiotherapists) reported macroscopic tumor volume in five patients with inoperable brain tumor (C. Weltens et al, 1998). It is the part of subjectivity of the deal! This observation illustrates the difficulties related to the objective determination of tumor volumes as well as the effort that clinicians should make, based on histological, surgical and imaging data, to better standardize the anatomo-clinical limits of the target volume. In this respect, the concept of anatomo-clinical target volume is particularly fundamental in the particular field of brain tumors. The Target Volume 3-D goal must prevail at all. The predicted target volume (PTV) which is, in the current state of the art, inxdifferately 3-D or 2-D is defined by three-dimensional automatic expansion around the anatomo-clinical target volume. The value of the margin, which depends mainly on the immobilization system used, the means and the frequency of the positioning controls used, is generally 5 mm because it is automatically considered that the patients are properly immobilized by the thermoformed mask. and the physiological movements of tumor volume would be negligible (good profession of faith). All these data are then used in the procedures of
Monte Carlo for dosimetry purposes.

2. 6.3. Simulation de Monte-Carlo
La simulation de Monte-Carlo du transport de radiation utilisée communément est . considérée comme étant, dans l'art ancien, une des méthodes les plus exactes de calcul de la dose de radiothérapie. Avec le développement rapide de la technologie des ordinateurs, la planification de traitement, en vue de la Radiothérapie, basé sur la technique de Monte-Carlo consiste en une connaissance détaillée des faisceaux de radiation provenant des accélérateurs médicaux ou d'autres sources différentes des . radiations. Une approche pratique pour parvenir à cette fin est de réaliser la simulation de Monte-Carlo du transport de rayonnement de l'accélérateur médical ou de ladite source. En outre, la modélisation de Monte-Carlo de la tête de la machine de traitement peut par exemple améliorer aussi la compréhension des caractéristiques cliniques du faisceau, aider à l'élaboration de l'accélérateur, ainsi qu'améliorer l'exactitude de la dosimétrie clinique en fournissant des données plus
2. 6.3. Monte Carlo simulation
The Monte Carlo simulation of radiation transport commonly used is. considered as being, in the ancient art, one of the most exact methods of calculating the dose of radiotherapy. With the rapid development of computer technology, treatment planning, for radiation therapy, based on the Monte Carlo technique consists of detailed knowledge of radiation beams from medical accelerators or other sources different from. radiation. A practical approach to achieve this end is to perform the Monte Carlo simulation of the radiation transport of the medical accelerator or said source. In addition, the Monte-Carlo modeling of the head of the processing machine can for example also improve the understanding of the clinical characteristics of the beam, assist in the development of the accelerator, as well as improve the accuracy of the dosimetry clinic by providing more data

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réalistes du faisceau. Le travail sur la simulation de Monte-Carlo des faisceaux cliniques d'électrons des deux décades passées provenant des accélérateurs médicaux est résumé dans l'article de Ma et Jiang (1999). La méthode de Monte-
Carlo est par essence une méthode statistique de simulation. En ce qui concerné les problèmes de transport des radiations, il simule dans une direction donnée du faisceau d'irradiation les traces des particules individuelles en échantillonnant des quantités appropriées des distributions des probabilités régissant les processus physiques individuels, ceci en utilisant les nombres de (pseudo-) hasards générés par la machine. Les valeurs moyennes de quantités macroscopiques, telle que la fluence '. des photons primaires et secondaires, le spectre d'énergie et la distribution de la dose absorbée peuvent être calculés en simulant un grand nombre d'histoires des particules. La méthode de Monte-Carlo et ses applications en physique des radiations médicales ont sinon été discutées, spécialement en physique de la
Radiothérapie (Radiophysique), dans bon nombre des publications (Burlin et al, 1973; Raeside, 1976 ; Nelson et Jenkins, 1980 ; and Bielajew 1984, 1990 ; Turner et al, 1985 ; 1985 ; et al, 1988 ; 1990 ; 1991 ; Andreo, 1991). Celle-ci a besoin d'être soutenu par une méthodologie rigoureuse de visée balistique.
realistic beam. The work on Monte Carlo simulation of clinical electron beams from the past two decades from medical accelerators is summarized in the article by Ma and Jiang (1999). The Monte-Carlo method
Carlo is essentially a statistical simulation method. With regard to the radiation transport problems, it simulates in a given direction of the irradiation beam the traces of the individual particles by sampling appropriate quantities from the probability distributions governing the individual physical processes, using the (pseudo) numbers. -) chances generated by the machine. Mean values of macroscopic quantities, such as fluence. Primary and secondary photons, the energy spectrum and the absorbed dose distribution can be calculated by simulating a large number of particle histories. The Monte Carlo method and its applications in physics of medical radiation have been discussed, especially in physics.
Radiotherapy (Radiophysics), in many publications (Burlin et al, 1973, Raeside, 1976, Nelson and Jenkins, 1980, and Bielajew 1984, 1990, Turner et al, 1985, 1985, et al, 1988, 1990, 1991; Andreo, 1991). This one needs to be supported by a rigorous methodology of ballistic aiming.

2.6.3.1. - La balistique d'irradiation en clinique thérapeutique ). Au terme du relevé des différents contours, la balistique d'irradiation est déterminée sur la reconstruction d'un patient virtuel . Il faut pourtant retrouver quelque chose dans le viseur par une utilisation du patient lui-même qui n'est possible que sur un appareil apte à faire, pendant l'irradiation thérapeutique, des images en temps réel.  2.6.3.1. - Ballistics of irradiation in therapeutic clinic). At the end of the survey of the different contours, the ballistics of irradiation is determined on the reconstruction of a virtual patient. However, we must find something in the viewfinder by a use of the patient itself which is only possible on a device able to do, during the therapeutic irradiation, real-time images.

L'intérêt des logiciels de simulation virtuelle pour la personnalisation et l'optimisa- tion du traitement ne se discute pas, sous réserve d'une bonne méthodologie. A ce titre, la visualisation beam's eye view (BEV) est un outil interactif, qui sans avoir les qualités d'une imagerie diagnostique est jugé indispensable, puisqu'il permet le choix tout en excluant les organes à risque des incidences optimales des faisceaux.  The value of virtual simulation software for customizing and optimizing the processing is not discussed, subject to a good methodology. As such, visualization beam's eye view (BEV) is an interactive tool, which without having the qualities of a diagnostic imaging is considered essential, since it allows the choice while excluding organs at risk of optimal impacts of the beams.

Mais, il faut déplorer sinon que l'objet ne soit pas dans le viseur du système d'irra- ). diation thérapeutique de l'art ! si ce n'est son ombre plus ou moins portée. De même, la visualisation room's view est un mode de représentation essentiel visualisant l'enveloppe, sur une représentation tridimensionnelle du patient, de tous les faisceaux. Sont ainsi évaluables la divergence des faisceaux non-coplanaires et l'importance des recoupements des! champs sur le plan cutané. Ces méthodes aboutissent au choix du nombre de faisceaux à utiliser, de leur incidence optimale  But, we must deplore otherwise that the object is not in the viewfinder system irra-). therapeutic therapy of art! if not its shadow more or less reach. Similarly, the visualization room's view is an essential representation mode visualizing the envelope, on a three-dimensional representation of the patient, of all the beams. The divergence of the non-coplanar beams and the extent of overlap of the! fields on the cutaneous plane. These methods lead to the choice of the number of beams to be used, their optimal incidence

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par rapport au tracé des contours des champs complexes. L'opérateur doit, dans ce dernier cas, comparer l'ajustement obtenu par l'utilisation d'un collimateur multi- lames à celui obtenu par caches personnalisés en cerrobend. La présence à proximité immédiate du volume tumoral d'organes à risque conduit fréquemment à utiliser des caches en cerrobend, pour éviter un effet escalier dû à la largeur des lames (MLC). En revanche, les collimateurs multi-lames MLC rendent possible l'automatisation de techniques d'irradiation de plus en plus complexes et peuvent associer, chez un même patient, des faisceaux coplanaires et non-coplanaires, des faisceaux de rayons d'énergies différentes, des filtres en coin avec des rotations de collimateur, etc. La balistique proposée est validée par une étude soigneuse de la distribution des doses dans différents plans complétée par la construction d'histogrammes dose-volume (HDV) afin de quantifier les proportions de volume tumoral et de tissu sain irradiés. La méthode la plus utilisée est celle de Monte-
Carlo.
compared to the outline of the contours of the complex fields. The operator must, in the latter case, compare the adjustment obtained by the use of a multi-blade collimator to that obtained by cerrobend custom caches. The presence in the immediate vicinity of the tumor volume of organs at risk frequently leads to use cerrobend caches, to avoid a stair effect due to the width of the blades (MLC). On the other hand, MLC multi-blade collimators make it possible to automate more and more complex irradiation techniques and can associate, in the same patient, coplanar and non-coplanar beams, beams of beams of different energies, corner filters with collimator rotations, etc. The proposed ballistics is validated by a careful study of the dose distribution in different planes supplemented by the construction of dose-volume histograms (HDV) to quantify the proportions of tumor volume and irradiated healthy tissue. The most commonly used method is Monte-Carlo
Carlo.

;. 2.6.3.2. - Modélisation par la méthode de Monte-Carlo
La méthode de Monte-Carlo peut modéliser précisément les processus physiques impliqués dans une radiothérapie et elle est puissante dans le traitement de n'importe quelle géométrie complexe. Il est largement admis que la simulation de Monte-Carlo du transport des radiations est une des méthodes les plus exactes pour prédire les 1. distributions en radiothérapie de la dose absorbée. En particulier, la simulation de
Monte-Carlo peut manier le rétrodiffusé provenant des matériaux de haute densité tel que l'os ou plus exactement que n'importe quel autre modèle de calcul de la dose existante les perturbations du diffusé par les cavités aériques (Rogers and Bielajew
1990, Nahum 1985, 1988, Mackie 1990, Rogers 1991, Andreo 1991, Bielajew 1994, Mohan 1997a). Le défaut majeur de la méthode de Monte-Carlo est devenu, de façon nominale du calcul intensif, beaucoup moins sévère du fait de l'augmentation rapide de la vitesse et de la baisse du coût des ordinateurs, et l'emploi des techniques innovantes de réduction de la variance (Ma and Nahum 1993, Holmes et al 1993).
;. 2.6.3.2. - Modeling by the Monte-Carlo method
The Monte Carlo method can accurately model the physical processes involved in radiotherapy and is powerful in the processing of any complex geometry. It is widely accepted that Monte-Carlo simulation of radiation transport is one of the most accurate methods for predicting 1. radiotherapy distributions of absorbed dose. In particular, the simulation of
Monte-Carlo can handle backscatter from high-density materials such as bone, or more accurately than any other existing dose calculation model, the disturbance of airborne cavities (Rogers and Bielajew
1990, Nahum 1985, 1988, Mackie 1990, Rogers 1991, Andreo 1991, Bielajew 1994, Mohan 1997a). The major defect of the Monte Carlo method has become, in a nominal way of intensive computing, much less severe because of the rapid increase in the speed and the fall of the cost of the computers, and the use of the innovative techniques of variance reduction (Ma and Nahum 1993, Holmes et al 1993).

La simulation de Monte-Carlo est ainsi en train de devenir rapidement en pratique ). clinique de routine pour les systèmes de planification de traitement aux radiations la prochaine génération d'engins de calcul de la dose (Manfredotti et al, 1987, 1990 ; Al-Beteri and Raeside, 1992 ; et al, 1995 ; van der Zee, 1996 ; Kawrakow et al, 1996 ; 1997a, 1997b ; Hartmann-Siantar et al, 1997 ;
Ayyangar and Jiang, 1998 ; De Marco et al, 1998 ; Solberg et al, 1998 ; Wallace and
Allen, 1998 ; Wang et al, 1998 ; Ma et al, 1999).
The Monte Carlo simulation is thus rapidly becoming practical). Routine clinical planning for radiation treatment planning systems The next generation of dose-calculating machines (Manfredotti et al, 1987, 1990, Al-Beteri and Raeside, 1992, et al, 1995, van der Zee, 1996). Kawrakow et al, 1996, 1997a, 1997b, Hartmann-Siantar et al, 1997;
Ayyangar and Jiang, 1998; De Marco et al, 1998; Solberg et al, 1998; Wallace and
Allen, 1998; Wang et al, 1998; Ma et al, 1999).

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Un système de planification de traitement de Monte-Carlo de(s) faisceau(x) incident(s) nécessite en effet une information détaillée sur le patient. Afin d'initier le transport des particules dans le modèle CT du patient, l'information exacte sur la surface du patient de l'espace de phase concernant les particules est requise. Une mesure directe de cette information est très difficile, sinon impossible, pour un faisceau clinique du fait des intensités des radiations très élevées produites dans les faisceaux cliniques (Deasy et al, 1996). Le calcul des paramètres d'espace de phase du faisceau utilisant les méthodes analytiques n'est pas flexible et s'emploie usuellement, par exemple en ignorant les approximations des événements du diffusé '. de Compton d'ordre plus élevé (Desorby and Boyer, 1994). De façon courante, la manière la plus pratique d'obtenir l'information détaillée sur le faisceau incident est la simulation de Monte-Carlo de la tête de traitement (Petti et al, 1983a,b ; et al, 1985 ; et al, 1987 ; Rogers et al, 1988, 1995a ; Udate, 1988 ; Udate-Smith
1990, 1992 ; Chaney et al, 1994 ; Kassaee et al, 1994 ; Lovelock et al, 1994,1995 ; Sixel and Faddegon, 1995 ; Ma et al, 1997a ; Lee, 1997 ; Hartmann-Siantar et al,
1997 ; Liu et al, 1997 ; De Marco et al, 1998 ; Jiang and Ayyangar, 1998 ; Balog et al, 1999). En plus, l'information détaillée sur les faisceaux de radiothérapie possède une grande variété d'applications, en physique clinique. La simulation de Monte-
Carlo des accélérateurs médicaux peut accroître la compréhension des caractéristi- ). ques cliniques du faisceau (des faisceaux), aider à l'élaboration d'un accélérateur et améliorer l'exactitude de la dosimétrie clinique en fournissant des données plus réalistes du faisceau (Ma et Jiang 1999) (des faisceaux), mais elle ne peut rien en revanche pour la précision de la visée balistique.
A Monte-Carlo processing planning system for incident (s) beam (s) indeed requires detailed information on the patient. In order to initiate particle transport in the patient's CT model, accurate information on the patient's surface of the phase space pertaining to the particles is required. Direct measurement of this information is very difficult, if not impossible, for a clinical beam due to the very high radiation intensities produced in the clinical bundles (Deasy et al, 1996). The calculation of phase phase parameters of the beam using the analytical methods is not flexible and is usually used, for example by ignoring the approximations of the events of the broadcast. higher order Compton (Desorby and Boyer, 1994). Commonly, the most practical way to obtain detailed information on the incident beam is the Monte Carlo simulation of the treatment head (Petti et al, 1983a, b, et al, 1985, et al, 1987). Rogers et al, 1988, 1995a, Udate, 1988, Udate-Smith
1990, 1992; Chaney et al, 1994; Kassaee et al, 1994; Lovelock et al, 1994, 1995; Sixel and Faddegon, 1995; Ma et al, 1997a; Lee, 1997; Hartmann-Siantar et al,
1997 ; Liu et al, 1997; De Marco et al, 1998; Jiang and Ayyangar, 1998; Balog et al, 1999). In addition, the detailed information on radiotherapy beams has a wide variety of applications in clinical physics. The simulation of Monte-
Carlo of medical accelerators can increase the understanding of the characteristics. beams, help in the development of an accelerator and improve the accuracy of clinical dosimetry by providing more realistic beam data (Ma and Jiang 1999) (beams), but it can not nothing on the other hand for the precision of the ballistic aiming.

2.6.3.2.1. Simulations de Monte-Carlo pour les photons 5. Or si beaucoup d'investigations ont, pendant les 20 années passées, été réalisées sur la simulation de Monte-Carlo des faisceaux de photon provenant des accélérateurs médicaux ou des unités de téléthérapie au 60Co. McCall et coll. (1978) ont, quant à eux, exploré les effets des diverses cibles sur l'énergie moyenne des filtres aplatissants des faisceaux de photon, en utilisant, d'après Patau et coll. (1978) le ). code EGS3 (Ford and Nelson, 1978). Ils ont fait un travail de pionniers sur la simulation de Monte-Carlo d'un accélérateur entier au photon. Ils ont d'abord simulé la production des photons sur une cible en W-Cu, ensuite le transport à travers un filtre aplatissant desdits photons entre les collimateurs, ainsi que l'atténuation de ces photons dans les plaques des divers matériaux. Nilsson et
Brahme (1981) ont exploré les photons contaminant, diffusés à partir des filtres
2.6.3.2.1. Monte-Carlo simulations for photons 5. But many investigations have, during the past 20 years, been carried out on the Monte-Carlo simulation of photon beams from medical accelerators or 60Co teletherapy units. McCall et al. (1978), for their part, explored the effects of the various targets on the average energy of the flattening filters of the photon beams, using, according to Patau et al. (1978) the). EGS3 code (Ford and Nelson, 1978). They did a pioneering work on the Monte Carlo simulation of an entire photon accelerator. They first simulated the production of photons on a W-Cu target, then the transport through a flattening filter of said photons between the collimators, as well as the attenuation of these photons in the plates of the various materials. Nilsson and
Brahme (1981) explored contaminating photons, scattered from

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aplatissants et des collimateurs. D'autres études ont encore été menées. Ainsi pour investiguer la contamination électronique des faisceaux de photon, Petti et coll. (1983a,b) ont par exemple simulé dans les grands détails une tête d'une machine de traitement, en utilisant un conditionnement de géométrie cylindrique pour approcher les diverses composantes de l'accélérateur linéaire. Tandis que pour calculer les spectres de photons et les distributions de fluence provenant des plusieurs accélérateurs, Mohan et coll. (1985) ont exécuté des simulations détaillées similaires basées sur le système EGS3. Une géométrie spéciale de conditionnement a été développée pour modéliser la forme exacte du filtre aplatissant. Han et coll. (1987) . ont aussi employé le code EGS3 pour simuler en détail la tête de traitement d'une unité de 60Co. Ils ont approché à cette occasion la géométrie complexe d'une unité de 60Co, la gaine de la source du Theratron-780 en tant que capsule source et l'ensemble du collimateur. Des études similaires des faisceaux cliniques de photon ont été réalisées, en utilisant le système de code EGS4 (Nelson et al 1985). Rogers et . coll. (1988) ont plutôt exploré les sources de contamination électronique dans un faisceau de 60Co. Chaney et coll. (1994) ont simulé les faisceaux d'un accélérateur de photon de 6 MV, pour étudier les origines du diffusé de la tête.  flatteners and collimators. Other studies have been conducted. Thus to investigate the electron contamination of photon beams, Petti et al. (1983a, b) have for example simulated in great detail a head of a processing machine, using a conditioning of cylindrical geometry to approach the various components of the linear accelerator. While for calculating photon spectra and fluence distributions from multiple accelerators, Mohan et al. (1985) performed similar detailed simulations based on the EGS3 system. A special conditioning geometry has been developed to model the exact shape of the flattening filter. Han et al. (1987). also used the EGS3 code to simulate in detail the processing head of a 60Co unit. On this occasion, they approached the complex geometry of a 60Co unit, the Theratron-780 source sheath as the source capsule and the entire collimator. Similar studies of clinical photon beams have been performed, using the EGS4 code system (Nelson et al 1985). Rogers and. al. (1988) instead explored sources of electronic contamination in a 60Co beam. Chaney et al. (1994) simulated the beams of a 6 MV photon accelerator to study the origins of the diffused head.

Pendant que Lovelock et coll. (1994) simulaient les faisceaux de photon provenant d'une machine Scanditronix MM50 pour obtenir les caractéristiques du faisceau . nécessaires à la planification de traitement, un code utilisateur EGS4, McRad, fut le modèle générique de Monte-Carlo de photon de l'accélérateur linéaire, fut égale- ment développé par Lovelock et coll. (1995). Sixel et Faddegon (1995) ont simulé une tête de traitement Therac-6, en mode de radiochirurgie, en utilisant le code utilisateur EGS4 symétrique, FLURZ, avec l'algorithme PRESTA (Bielajew and . Rogers, 1987). Ils ont calculé les spectres des rayons X radiochirurgicaux de 6 MV avec et sans filtre aplatissant et ont comparé les résultats avec les spectres analyti- ques de la cible mince de Schiff et le spectre aplati de Monte-Carlo calculé par
Mohan et al (1985). Pour étudier entre-temps l'effet de durcissement différentiel du faisceau par le filtre aplatissant, Lee (1997) a simulé le faisceau de 6 MV provenant . d'un accélérateur Varian Clinac 2100C en utilisant le code EGS4. Liu et coll.
While Lovelock et al. (1994) simulated photon beams from a Scanditronix MM50 machine to obtain beam characteristics. For the treatment planning, an EGS4 user code, McRad, was the generic photon Monte Carlo model of the linear accelerator, and was also developed by Lovelock et al. (1995). Sixel and Faddegon (1995) simulated a Therac-6 treatment head, in radiosurgery mode, using the symmetric EGS4 user code, FLURZ, with the PRESTA algorithm (Bielajew and Rogers, 1987). They calculated the 6 VM MV radiosurgical X-ray spectra with and without a flattening filter and compared the results with the analytical spectra of the Schiff thin target and the flattened Monte Carlo spectrum calculated by
Mohan et al (1985). To study in the meantime the effect of differential hardening of the beam by the flattening filter, Lee (1997) simulated the beam of 6 MV from. a Varian Clinac 2100C Accelerator using the EGS4 code. Liu et al.

(1995) ont utilisé le conditionnement de Combinatorial Geometry pour caractériser les composantes de la tête de traitement, qui en tant qu'objets 3-D modélisés étaient combinées en utilisant l'algèbre Boolienne. Des simulations ont été exécutées avec le code ACCEPT du Système ITS 3.0 de Monte-Carlo (Halbeib and Mehlhorn,
1984). Le mode MNCP de Monte-Carlo (Hendricks and Briesmeister
(1995) used Combinatorial Geometry conditioning to characterize the components of the processing head, which as modeled 3-D objects were combined using Boolean algebra. Simulations were performed with the ACCEPT code of the Monte Carlo ITS 3.0 System (Halbeib and Mehlhorn,
1984). The MNCP mode of Monte-Carlo (Hendricks and Briesmeister

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1992 ; Briesmeister, 1993) était également employé pour modéliser les faisceaux cliniques de photons. Pour déterminer les paramètres utilisés pour le calcul de la dose dans leur modèle de source de photon du système PEREGRINE, HartmannSiantar et coll. (1997) ont simulé des accélérateurs linéaires (linacs), en utilisant le MCNP et le code EGS4/BEAM (Rogers et al 1995a). De Marco et coll. (1998) ont simulé, en vue du calcul de la dose dans un fantôme CT du patient, les faisceaux de photon provenant des accélérateurs linéaires Philips SL-15/25 pour obtenir l'information de l'espace de phase. Lewis et coll. (1999) ont aussi simulé un accélérateur linéaire Philips SL 75/5, en utilisant le code MCNP.  1992; Briesmeister, 1993) was also used to model clinical photon beams. To determine the parameters used for the dose calculation in their PEREGRINE photon source model, HartmannSiantar et al. (1997) simulated linear accelerators (linacs), using MCNP and EGS4 / BEAM code (Rogers et al 1995a). De Marco et al. (1998) simulated the photon beams from the Philips SL-15/25 linear accelerators for phase-space information to calculate the dose in a CT-phantom of the patient. Lewis et al. (1999) also simulated a Philips SL 75/5 linear accelerator, using the MCNP code.

Un autre système de Monte-Carlo, le PENELOPE (Salvat et al, 1996), a également été utilisé pour simuler les faisceaux de photon provenant d'un accélérateur Saturne 43 (Mazurier et al, 1999). Le code EGS4/BEAM (Rogers et al, 1995a) a été utilisé de façon extensive pour simuler les faisceaux de photon des divers types d'accélérateurs linéaires Liu et coll. (1997) simulaient les faisceaux de photon provenant d'une machine Varian Clinac 2100C et ils ont développé un modèle de source extrafocale, en analysant les résultats de la simulation, destiné au calcul de la dose utilisant une méthode de convolution / superposition (Mackie et al, 1985). Jiang et Ayyangar (1998) ont quant à eux simulé un accélérateur Varian Clinac 1800 et ont étudié l'effet de perturbation du compensateur sur les caractéristiques du faisceau de photon. Leurs résultats de simulation ont également été utilisés pour explorer la faisabilité et la nécessité de développer un système de traitement radio-chirurgical de Monte-Carlo (Ayyangar and Jiang, 1998) et pour étudier la perturbation de la dose provoquée, dans les petits faisceaux radio-chirurgicaux, par les inhomogénéités de haute densité (Rustig et al, 1998). Another Monte-Carlo system, PENELOPE (Salvat et al, 1996), has also been used to simulate photon beams from a Saturn accelerator 43 (Mazurier et al, 1999). The EGS4 / BEAM code (Rogers et al., 1995a) has been used extensively to simulate the photon beams of the various types of linear accelerators Liu et al. (1997) simulated photon beams from a Varian Clinac 2100C machine and developed an extrafocal source model, analyzing the results of the simulation, for the calculation of the dose using a convolution / superposition method (Mackie et al. al., 1985). Jiang and Ayyangar (1998) simulated a Varian Clinac 1800 accelerator and studied the effect of disturbance of the compensator on the characteristics of the photon beam. Their simulation results were also used to explore the feasibility and the need to develop a Monte-Carlo radiological surgical treatment system (Ayyangar and Jiang, 1998) and to study induced dose disruption in small radio beams. -surgical, by the inhomogeneities of high density (Rustig et al, 1998).

Un rapport plus détaillé sur la simulation des faisceaux cliniques de photon utilisant le code EGS4/BEAM a été donné par Sheikh-Bagheri (1998). Balog et coll. (1999) ont étudié plus récemment la transmission inter-lames du collimateur multi-lames (MLC) en simulant le NOMOS MIMIC MLC attaché à un accélérateur linéaire GEORION 4 MV. Leurs résultats ont été incorporés dans la conception d'un MLC utilisé dans une machine prototype de tomothérapie (Mackie et al, 1993,1995). En simulant la tête de traitement d'un accélérateur MXE Siemens, Faddegon et coll. A more detailed report on the simulation of clinical photon beams using the EGS4 / BEAM code was given by Sheikh-Bagheri (1998). Balog et al. (1999) have more recently investigated inter-leaflet multi-blade collimator (MLC) transmission by simulating the NOMOS MIMIC MLC attached to a GEORION 4 MV linear accelerator. Their results have been incorporated into the design of a MLC used in a prototype tomotherapy machine (Mackie et al, 1993, 1995). By simulating the processing head of a Siemens MXE accelerator, Faddegon et al.

(1999) ont élaboré pour le faisceau de photon de 6 MV de cette machine un nouveau filtre aplatissant. Verhaegen et coll. (1999) ont appliqué le code EGS4/BEAM à la simulation des unités des rayons X de kilovoltage (kV) de radiothérapie. Ebert et coll. (1996) ont également revu certains travaux récents sur la modélisation des deux (1999) developed a new flattening filter for the 6 MV photon beam of this machine. Verhaegen et al. (1999) applied the EGS4 / BEAM code to the simulation of X-ray kilovoltage (kV) radiotherapy units. Ebert et al. (1996) also reviewed some recent work on modeling both

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faisceaux cliniques photoniques et électroniques ensemble, en utilisant les deux méthodes analytiques et de Monte-Carlo (Ma et Jiang, 1999). C'est donc une modélisation statistique et un mode de fonctionnement qui s'adapte aux différentes conditions d'irradiation thérapeutique, notamment à l'électronthérapie, et qui peut être appliqué aux rayons X d'orthovoltage multi-faisceaux simultanés de la présente invention.  photonic and electronic clinical bundles together, using both analytical and Monte Carlo methods (Ma and Jiang, 1999). It is therefore a statistical modeling and a mode of operation that adapts to the different conditions of therapeutic irradiation, particularly to electro-therapy, and which can be applied to the simultaneous multi-beam orthovoltage X-ray of the present invention.

2.6.3.2.2. -Simulations de Monte-Carlo pour les faisceaux d'électrons
Le calcul de la dose de Monte-Carlo de faisceau d'électrons fut considéré comme requerrant plus d'information détaillée de l'espace de phase du faisceau à la surface ). du patient que les faisceaux de photon (Mackie 1990). La difficulté était considérée, comparé aux simulations des faisceaux de photon, comme étant celle de la simulation des faisceaux du modèle de l'accélérateur (Rogers 1991). Le travail sur la simulation de Monte-Carlo des faisceaux électroniques peut être rigoureusement groupé en deux catégories. Les simulations incluent dans la première catégorie 5. étaient principalement exécutées, il y a une dizaine d'années, avec la puissance de calcul limitée. Un accélérateur médical devait être simplifié, en vue d'exécuter dans un cadre temporel raisonnable et une exactitude acceptable, la simulation de Monte-
Carlo, à un ou deux composantes de signification plus dosimétrique, (Berger and
Seltzer, 1978, Borell-Carbonell et coll., 1980, Rogers and Bielajew, 1986, Manfre- ). dotti et coll., 1987, Andreo et coll., 1989). Certaines études ont encore été réalisées dans cette voie, voire même plus récemment, pour investigateur l'influence d'un composant de l'accélérateur sur les caractéristiques du faisceau électronique, à un coût de calcul relativement faible (Keall and Hoban,1994 ; Ebert and Hoban,
1995b). La seconde catégorie inclut la simulation de Monte-Carlo d'un accélérateur 5. entier (Udale, 1988 ; Udale-Smith,1990, 1992 ; Kassau et al, 1994). Cette catégorie a été, depuis que le système OMEGA BEAM fut développé (Rogers et al, 1990,
1995a,b ; Mackie et al, 1990), grandement rehaussée. Depuis lors, la modélisation de
Monte-Carlo des accélérateurs médicaux est devenue plus aisée et plus systématique. En raison de sa signification et du grand nombre d'applications, le ). système OMEGA BEAM est un système à part tout comme la modélisation de
Monte-Carlo simulée par des faisceaux électroniques utilisant différents modèles de source, ce qui est une approche pour former le lien entre la simulation de Monte-
Carlo des faisceaux électroniques et la planification de traitement de Monte-Carlo (Ma and Rogers 1995a, b,c, Ma et al 1997a, Faddegon et al 1998, Ma 1998, Jiang et al 1999). Ma et Jiang (1999) discutent finalement certains problèmes existants ainsi
2.6.3.2.2. Monte Carlo simulations for electron beams
The electron-beam Monte Carlo dose calculation was considered to require more detailed information of the beam phase space at the surface. of the patient as the photon beams (Mackie 1990). The difficulty was considered, compared to the simulations of the photon beams, as that of the simulation of the beams of the accelerator model (Rogers 1991). The work on Monte-Carlo simulation of electron beams can be rigorously grouped into two categories. The simulations include in the first category 5. were mainly executed, there are about ten years, with the limited computing power. A medical accelerator needed to be simplified, in order to perform in a reasonable time frame and acceptable accuracy, the simulation of
Carlo, one or two components of more dosimetric significance, (Berger and
Seltzer, 1978, Borell-Carbonell et al., 1980, Rogers and Bielajew, 1986, Manfr-). dotti et al., 1987, Andreo et al., 1989). Some studies have been carried out in this way, or even more recently, for investigator the influence of a component of the accelerator on the characteristics of the electron beam, at a relatively low calculation cost (Keall and Hoban, 1994; and Hoban,
1995b). The second category includes the Monte Carlo simulation of an integral accelerator 5. (Udale, 1988, Udale-Smith, 1990, 1992, Kassau et al, 1994). This category has been, since the OMEGA BEAM system was developed (Rogers et al, 1990,
1995a, b; Mackie et al, 1990), greatly enhanced. Since then, the modeling of
Monte Carlo medical accelerators has become easier and more systematic. Because of its significance and the large number of applications, the). OMEGA BEAM system is a separate system just as the modeling of
Monte Carlo simulated by electron beams using different source models, which is an approach to form the link between the Monte Carlo simulation
Carlo of electron beams and Monte Carlo processing planning (Ma and Rogers 1995a, b, c, Ma et al 1997a, Faddegon et al 1998, Ma 1998, Jiang et al 1999). Ma and Jiang (1999) finally discuss some existing problems as well as

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que les directions futures éventuelles pour la simulation de Monte-Carlo des faisceaux d'électrons générés par des accélérateurs linéaires médicaux.  as possible future directions for the Monte Carlo simulation of electron beams generated by medical linear accelerators.

La radiothérapie aux électrons modulés (MERT) a été, en tant que moyen de délivrer la dose conformationnelle, proposée pour irradier les tumeurs peu profondes, tout en épargnant les structures distales et les tissus environnants. Des systèmes conventionnels de collimation de faisceau d'électrons sont un moment laborieux et intense dans leur construction et sont donc, selon M. C. Lee, S. B. Jiang et C-M. Ma (MonteCarlo and expérimental investigations of multileaf collimated électron beams for modulated électron radiation therapy. Med Phys 2000 Dec ; 2708-18. ) ina- déquats pour l'usage dans la délivrance séquentielle des champs complexes multiples requis par la MERT. Par ailleurs, des faisceaux d'électrons de haute énergie de la gamme de 150-250 MeV sont étudiés pour évaluer la faisabilité de la radiothérapie. Les résultats de simulation de Monte-Carlo à partir du code PENELOPE sont présentés et utilisés par DesRosiers et coll. (2000) pour déterminer le diffusé latéral et la pénétration de ces faisceaux. Ainsi il a été démontré que la pénombre est comparable aux faisceaux de photon à des profondeurs de moins de 10 cm et la portée pratique (Rp, Range pratique) de ces faisceaux est plus élevée que 40 cm. La distribution en profondeur de la dose des faisceaux d'électrons se compare de façon favorable avec les faisceaux de photons (DesRosiers et al, 2000). Modulated electron radiation therapy (MERT) has been proposed as a means of delivering the conformational dose for irradiating shallow tumors while sparing distal structures and surrounding tissues. Conventional electron beam collimation systems are a laborious and intense moment in their construction and so are, according to Mr. C. Lee, S. B. Jiang and C-M. Ma (Monte Carlo and Experimental Investigations of Multileaf Collimated Electron Beams for Modulated Electron Radiation Therapy, Med Phys 2000 Dec; 2708-18.) Unsuitable for use in the sequential delivery of multiple complex fields required by the MERT. In addition, high energy electron beams in the 150-250 MeV range are being studied to evaluate the feasibility of radiotherapy. The Monte Carlo simulation results from the PENELOPE code are presented and used by DesRosiers et al. (2000) to determine the lateral scatter and the penetration of these beams. Thus it has been shown that penumbra is comparable to photon beams at depths of less than 10 cm and the practical range (Rp, practical Range) of these beams is higher than 40 cm. The depth distribution of the electron beam dose compares favorably with the photon beams (DesRosiers et al, 2000).

Si la simulation virtuelle ouvre encore, dans le choix et l'optimisation à l'aveugle de la technique d'irradiation thérapeutique, de nouvelles perspectives que dire alors de la méthode statistique de simulation et d'estimation clinique ? Outre des moyens technologiques importants, cette démarche qui est la simulation dite virtuelle, dont on connaît l'imprécision nécessite, néanmoins, un programme d'assurance de qualité adapté et une équipe pluridisciplinaire. Sur le terrain la réalité est de surcroît beaucoup plus complexe qu'il n'y paraît. Les toutes premières étapes égrenées ci- dessus ont permis d'approfondir les interrogations initiales et de tempérer les velléités de réponses immédiates, en ce qui concerne la qualité des objets modélisés.  If the virtual simulation still opens, in the choice and the blind optimization of the therapeutic irradiation technique, new perspectives that say then of the statistical method of simulation and clinical estimation? In addition to important technological means, this approach, which is called virtual simulation, which is known to be inaccurate, nevertheless requires a suitable quality assurance program and a multidisciplinary team. On the ground the reality is moreover much more complex than it seems. The very first steps outlined above allowed to deepen the initial interrogations and to temper the temptations of immediate answers, with regard to the quality of the modeled objects.

Mais ces derniers ont aussi été, comme nous le verrons ci-après, confortés et ils ont finalement permis d'organiser en un discours cohérent, grâce à un certain nombre d'a priori qui ont été injectés tels quels dans les propositions de travail quotidien du
Radiothérapeute. Mais, on ne le sait que trop bien, on ne peut impunément conjuguer autant d'erreurs cumulées de mesures et d'estimations, dont la sanction n'est autre que l'imprécision croissante, et prétendre encore aspirer à une certaine science de la qualité, dont il n'existe pas d'outil autre que subjectif pour contrôler et
But these were also, as we will see below, confirmed and they finally allowed to organize in a coherent speech, thanks to a certain number of assumptions that were injected as such in the proposals for daily work. of
Radiotherapist. But, we know all too well, we can not with impunity combine so many cumulative errors of measures and estimates, whose sanction is nothing but increasing vagueness, and still aspire to aspire to a certain science of science. quality, of which there is no tool other than subjective to control and

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confirmer l'autosatisfaction des uns et des autres concernant leur propre procédé.  confirm the self-satisfaction of each other with regard to their own process.

A chaque époque, la pensée scientifique évolue certes à l'intérieur des limites imposées par un outillage conceptuel et des méthodes disponibles d'observation.  In every age, scientific thought evolves within the limitations imposed by conceptual tools and available methods of observation.

C'est dire par ce qu'une société se donne comme réel et comme possible . Il faut sinon faire mieux, plus vite et moins cher ! Ici la simulation virtuelle, rendue possible par l'informatisation galopante et la méthode statistique de la simulation clinique qui s'est par manque d'outil approprié de plus en plus éloignée de la pratique quotidienne de la Radiothérapie. Le manque de précision de l'appareil analytique utilisé dans l'art actuel conduit nécessairement à des lacunes et surtout . aux biais qui ne peuvent nullement être résolus par la seule physique statistique. Il y a une exigence en ce moment non satisfaite du recours au réel physiquement mesurable (la réalité clinique) où existerait une absence totale de variabilité des coordonnées et des contours de la lésion cible ou objectif de tir tout comme de la balistique des rayons qui l'atteignent comme un objet figé dans le temps et l'espace.  This is to say what a society gives itself as real and as possible. Otherwise you have to do better, faster and cheaper! Here the virtual simulation, made possible by the computerization rampant and the statistical method of the clinical simulation which is lacking appropriate tool more and more distant from the daily practice of Radiotherapy. The lack of precision of the analytical apparatus used in current art necessarily leads to gaps and most importantly. bias that can not be solved by statistical physics alone. There is a demand at this time unfulfilled of the use of the physically measurable reality (the clinical reality) where there would be a total absence of variability in the coordinates and outlines of the target or target lesion, as well as the ballistics of the rays that 'reach like an object frozen in time and space.

. Dans ces conditions, les variances autours de la lésion sont toujours nulles et la topographie de la lésion est non seulement faussement prévisible mais jamais instantanément remise à jour et donc effectivement actualisée. Les approximations actuelles de l'art autour de la lésion cible dans son environnement et des différentes variations qui les accompagnent, notamment les contours et la densité structurelle, . ne permettent plus de constater cette situation clinique de manière simple. . In these conditions, the variances around the lesion are always zero and the topography of the lesion is not only falsely predictable but never instantly updated and therefore effectively updated. Current approximations of the art around the target lesion in its environment and the different variations that accompany them, including contours and structural density,. no longer allow to observe this clinical situation in a simple way.

L'approche actuelle est telle que si les faits sont authentiques, ils sont pris au hasard parmi une population des phénomènes balistiques dont les écarts sont grands et non quantifiés par rapport à l'objet visé. Alors que les estimations précises avec des variances quasi-nulles sont, comme nous allons le démontrer dans l'invention que . nous décrivons ci-après, aujourd'hui possibles. C'est non pas la simulation virtuelle qu'il sied de réaliser mais plutôt une modélisation comportementale physiologique préthérapeutique par la méthode statistique de simulation et d'estimation instanta- nées de la présente invention.  The current approach is such that if the facts are authentic, they are taken at random from among a population of ballistic phenomena whose deviations are large and unquantified in relation to the object aimed at. While accurate estimates with near-zero variances are, as we will demonstrate in the invention that. we describe below, today possible. It is not the virtual simulation that should be performed but rather a pre-therapeutic physiological behavioral modeling by the instantaneous statistical simulation and estimation method of the present invention.

La maîtrise partielle de toutes ces analyses par un seul individu n'est bien sûr possi- . ble que grâce aux emprunts multiples faits de-ci de-là au grand nombre de publications récentes de la littérature qui ont eu pour objectif avoué, dans une perspective 3-D, de parfaire la planification de traitement et ce faisant le déroulement même de la phase de traitement, dans ses différentes étapes. Restituer donc sur leur arrière-fond philosophique et scientifique, la simulation et les théories de planification de l'organisation et de la préparation même du traitement aux  The partial control of all these analyzes by a single individual is of course not possible. It is only thanks to the numerous loans made here and there to the large number of recent publications of the literature which have had the avowed objective, from a 3-D perspective, of perfecting the treatment planning and thus making the actual development of the phase of treatment, in its different stages. So restoring on their philosophical and scientific background, the simulation and planning theories of the organization and preparation of the treatment itself.

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rayons pourraient être considérés, avec la nouvelle invention, comme des points majeurs de rupture de la pratique radiothérapeutique. Dans ce nouveau cadre, les recherches et les hypothèses statistiques pionnières relatées dans la littérature abondante brièvement citée ci-dessus sont certes de mieux en mieux reçues. Elles le sont d'autant plus statistiquement significatives qu'elles ne proposent pas un bouleversement radical, mais plutôt un réaménagement pertinent et une association rigoureuse d'opérations diverses et diversifiées qui ne cumulent pas leurs erreurs méthodologiques. Mais, nous ne sommes pas en mesure d'étudier systématiquement des distinctions aussi fines. Seule cette manière de faire en rompant avec l'art ancien permet en étalant au grand jour des relations, d'étudier en cours de réalisation du traitement, entre structures cibles et non cibles, sachant que la notion centrale est ici la radiothérapie de conformation, dans laquelle aucun biais de visée ne peut plus être toléré.  rays could be considered, with the new invention, as major points of rupture of radiotherapeutic practice. In this new framework, the pioneering research and statistical hypotheses recounted in the abundant literature briefly cited above are certainly better received. They are so much more statistically significant that they do not propose a radical upheaval, but rather a relevant reorganization and a rigorous combination of diverse and diversified operations that do not accumulate their methodological errors. But we are not able to systematically study such fine distinctions. Only this way of doing things by breaking with the old art makes it possible, by spreading relationships, to study during treatment execution, between target and non-target structures, knowing that the central notion here is conformational radiotherapy, in which no aiming bias can no longer be tolerated.

Le dépôt bien localisé de la dose des protons implique, dans les applications clini- @. ques, la nécessité d'une bonne exactitude géométrique des faisceaux protoniques.  The well-localized proton dose deposition involves, in clinical applications. the need for good geometric accuracy of proton beams.

Dans la plupart d'installations de protonthérapie le faisceau protonique est délivré avec une ligne fixée, usuellement à l'horizontale, du faisceau incident et des champs multiples appliqués par des rotations et/ou seulement des translations du système de positionnement du patient. Avec l'introduction pour les faisceaux protoniques @. (Slater et al, 1992 ; et al, 1995 ; Flanz et al, 1995), des statifs parfois en combinaison avec une table de positionnement du patient ayant plus de trois degrés de liberté, les irradiations à partir d'un bon nombre des directions différentes, comprenant les directions non-coplanaires, ont été grandement facilitées. En plus de celle-ci, ces statifs sont substantiellement plus grands et/ou plus lourds que les statifs des électrons des accélérateurs linéaires médicaux. Ces développements ont rendu indispensable le contrôle de qualité de l'exactitude géométrique du système intégré.
L'exactitude de l'incidence du faisceau par rapport au volume cible avec le patient est ce qui importe cliniquement. Mettant de côté le problème difficile de savoir où se trouve exactement le volume cible par rapport à la partie du positionneur (p. ex., le sommet du support patient) sur lequel le patient est installé, ceci signifie que l'on souhaite réaliser une bonne exactitude du faisceau-au-positionneur. Il est fréquent de contrôler séparément les déplacements du statif et ceux du support patient.
In most proton therapy installations the proton beam is delivered with a fixed line, usually horizontal, of the incident beam and multiple fields applied by rotations and / or only translations of the patient's positioning system. With the introduction for proton beams @. (Slater et al., 1992, et al., 1995, Flanz et al, 1995), sometimes in combination with a patient positioning table having more than three degrees of freedom, the irradiations from many of the directions different, including non-coplanar directions, were greatly facilitated. In addition to this, these stands are substantially larger and / or heavier than the electron stands of medical linear accelerators. These developments have made quality control of the geometric accuracy of the integrated system indispensable.
The accuracy of the beam incidence relative to the target volume with the patient is clinically important. Putting aside the difficult problem of knowing exactly where the target volume is relative to the positioner part (eg, the top of the patient support) on which the patient is installed, this means that one wishes to perform a good beam-to-positioner accuracy. It is common to control separately the movements of the stand and those of the patient support.

Cependant, dans une telle approche, des erreurs de mesure peuvent s'accumuler et il est préférable selon Barkhof et coll. (1999) de mesurer directement l'exactitude du faisceau-au-positionneur.  However, in such an approach, measurement errors may accumulate and it is preferable according to Barkhof et al. (1999) to directly measure the accuracy of the beam-at-positioner.

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C'est le cas du système de positionnement du patient (PPS = Patient Positioning System) du Northeast Proton Therapy Center (NPTC) a trois mouvements translationnels et trois mouvements rotationnels (Flanz et al, 1999), qui procurent six degrés de liberté, mais n'offrent pas de possibilité de rotation native autour d'un point spécifique de l'espace. Des mouvements plutôt composés des plusieurs commandes, sous contrôle ordinateur, des man#uvres sont requis pour réaliser une rotation autour d'un point donné dans l'espace. L'isocentre du PPS, peut être localisé n'importe où à l'intérieur de l'espace de travail du manipulateur ; mais il est, bien sûr, choisi coïncider avec l'isocentre du statif. Cependant, l'exactitude avec laquelle ceci se produit dépend de la mécanique et du logiciel travaillant correctement. Pour s'assurer de façon conforme l'alignement exact, il peut être nécessaire d'exécuter quotidiennement des contrôles d'isocentricité et de l'alignement du système, comprenant le statif aussi bien que le PPS. Un outil a été développé, eu égard à un point de référence, pour la vérification de l'alignement du faisceau qui est fixé au sommet du support patient du PPS, pour qu'il puisse coïncider avec l'isocentre du statif. L'outil autorise, eu égard à ce point de référence, des mesures rapides d'alignement du faisceau à tous les angles du statif et à toutes les orientations possibles de PPS. Cette approche a évolué sur l'accélérateur linéaire vers un système utilisé en radiochirurgie stéréotaxique (Lutz et al, 1988), où un cliché est utilisé pour déterminer l'ombre d'une bille en acier. Ce prototype a été évalué pour son usage avec les faisceaux photoniques, mais il pourrait être utilisé de façon équivalente pour les contrôles d'alignement d'un faisceau des rayons X d'un accélérateur linéaire ou d'une autre source (Barkhof et al, 1999).  This is the case of the Northeast Proton Therapy Center (NPTC) patient positioning system (PPS) with three translational and three rotational movements (Flanz et al, 1999), which provide six degrees of freedom, but do not offer the possibility of native rotation around a specific point in space. Movements rather composed of several commands, under computer control, maneuvers are required to perform a rotation around a given point in space. The isocenter of the PPS can be located anywhere inside the manipulator's workspace; but it is, of course, chosen to coincide with the isocenter of the stand. However, the accuracy with which this occurs depends on the mechanics and the software working properly. To ensure correct alignment, it may be necessary to perform daily isocentricity and system alignment checks, including the stand as well as the PPS. A tool has been developed, with respect to a reference point, for checking the alignment of the beam which is attached to the top of the patient support of the PPS, so that it can coincide with the isocenter of the stand. The tool allows, with respect to this reference point, rapid beam alignment measurements at all stile angles and at all possible PPS orientations. This approach has evolved on the linear accelerator to a system used in stereotactic radiosurgery (Lutz et al, 1988), where a snapshot is used to determine the shadow of a steel ball. This prototype has been evaluated for use with photon beams, but could be used equivalently for X-ray beam alignment checks of a linear accelerator or other source (Barkhof et al, 1999).

2. 6.4. - Réalité de la délivrance de la dose L'organisation permanente de la confrontation balistique - cible est à l'image de ce double mouvement : augmenter la dose totale au volume cible et réduire la dose aux structures environnantes. Le rapport volume tumoral sur volume cible d'une part et le rapport volume cible sur tissus sains environnants matérialisés par une série des coupes et des reconstructions 3-D, en rapport avec la cible, visualisant en pratique les différentes incidences du faisceau avec leurs caractéristiques propres est, dans la lignée de la réalisation brevetée du n 01/01133, principal objectif de cette nouvelle invention. Plusieurs essais ont par ailleurs confirmé l'intérêt de l'évaluation des erreurs en Radiothérapie.  2. 6.4. - Reality of the delivery of the dose The permanent organization of the ballistic-target confrontation is in the image of this double movement: increase the total dose to the target volume and reduce the dose to the surrounding structures. The tumor volume to target volume ratio on the one hand and the target volume ratio on surrounding healthy tissues materialized by a series of 3-D cuts and reconstructions, related to the target, visualizing in practice the different incidences of the beam with their characteristics. is, in line with the patented embodiment of No. 01/01133, the main objective of this new invention. Several trials have also confirmed the value of evaluating radiotherapy errors.

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2.6.4.1. Marges de sécurité et incertitudes de la localisation de la cible Mais, des incertitudes dans le repositionnement du patient et le mouvement des organes sont certes pris en compte, en définissant dans l'art antérieur un volume cible de planification (PTV), sans aucun moyen toutefois de les évaluer exactement notamment par rapport à la variabilité, dans l'espace et dans le temps, de leur topographie relative. Des recommandations se trouvent, selon Craig et coll. (2001), dans les protocoles existants non discutés ici de façon explicite en vue de l'élaboration du PTV. Une quantité appelée couverture a également été définie par ces auteurs pour quantifier de combien un PTV entoure effectivement le volume cible clinique et comment il est appliqué, en vue d'examiner l'impact de plusieurs facteurs. Une simulation stochastique est utilisée pour déterminer la couverture requise pour un équilibre désiré entre la probabilité de contrôle de la tumeur (TCP) et le volume irradié. Ils évaluent en utilisant un échantillon de l'anatomie, l'importance de la méthode utilisée pour ajouter ensuite les incertitudes, la forme de distribution des incertitudes, l'effet des incertitudes systématiques, et l'utilisation des marges non uniformes. Craig et coll. (2001) ont de plus examiné le bénéfice des techniques d'immobilisation des patients. Cet exemple indique qu'un objectif de 95 % de couverture est, pour ces auteurs, raisonnable (mais difficile à vérifier en cours de traitement) pour la planification du traitement. En utilisant comme valeur de comparaison cet exemple qui indique une addition de quadrature d'incertitudes, ils prédisent des marges plus petites (7 mm) que par addition linéaire (11 mm). Si la distribution gaussienne des incertitudes (7 mm) nécessite la même marge qu'une distribution uniforme (7 mm), les incertitudes systématiques ont, selon ces mêmes auteurs, un petit effet en dessous d'une valeur seuil (4 mm) sur le TCP et les marges non-uniformes ne permettent, d'après Craig et coll. (2001), qu'une réduction légère du volume irradié. Ils recommandent que les incertitudes puissent être généralement ajoutées à la quadrature, que la forme exacte de la distribution d'incertitudes ne soit pas critique, que les incertitudes systématiques puissent être maintenues en dessous d'une valeur seuil, et que les marges non uniformes puissent, lorsque les incertitudes sont anisotropiques et non quantifiables par rapport à une cible qui n'est pourtant jamais, être effectives dans l'espace et dans le temps, comme on se la représente, figée. Il y a donc déjà à ce niveau un biais de raisonnement auquel s'ajouteront bien d'autres de mesure.  2.6.4.1. Margins of security and uncertainties of the location of the target But, uncertainties in the repositioning of the patient and the movement of the organs are certainly taken into account, defining in the prior art a target volume of planning (PTV), without any means however, to evaluate them exactly in particular with respect to the variability, in space and time, of their relative topography. Recommendations are found, according to Craig et al. (2001), in existing protocols not explicitly discussed here for the development of PTV. A quantity called coverage has also been defined by these authors to quantify how much a PTV actually surrounds the clinical target volume and how it is applied, in order to examine the impact of several factors. Stochastic simulation is used to determine the coverage required for a desired balance between the probability of tumor control (TCP) and the irradiated volume. They evaluate using a sample of the anatomy, the importance of the method used to then add the uncertainties, the form of distribution of uncertainties, the effect of systematic uncertainties, and the use of non-uniform margins. Craig et al. (2001) also examined the benefit of patient immobilization techniques. This example indicates that a goal of 95% coverage is, for these authors, reasonable (but difficult to verify during treatment) for treatment planning. Using this example as a comparison value to indicate a quadrature addition of uncertainties, they predict smaller margins (7 mm) than by linear addition (11 mm). If the Gaussian distribution of uncertainties (7 mm) requires the same margin as a uniform distribution (7 mm), the systematic uncertainties have, according to these same authors, a small effect below a threshold value (4 mm) on the TCP and non-uniform margins allow, according to Craig et al. (2001), a slight reduction in irradiated volume. They recommend that uncertainties can generally be added to squared, that the exact form of the uncertainty distribution is not critical, that systematic uncertainties can be kept below a threshold value, and that non-uniform margins can be when the uncertainties are anisotropic and unquantifiable with respect to a target that is never yet, to be effective in space and in time, as we imagine it, frozen. So there is already at this level a reasoning bias to which will be added many more measurement.

D'autre part, la nécessité d'oxygéner lesdites marges de sécurité autour du volume cible fait que les tumeurs solides et nécrotiques du cerveau répondent, par On the other hand, the need to oxygenate said safety margins around the target volume makes the solid and necrotic tumors of the brain respond by

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exemple, bien que les lésions nécrotiques contiennent souvent une proportion significative des cellules hypoxiques qui ne peuvent pas être re-oxygénées durant le court moment d'application unique de dose de traitement global plus facilement à la radiochirurgie. Mais, la vascularisation périphérique supplée suffisamment. En plus de l'action cytotoxique directe, ces cellules hypoxiques retarderaient, selon Kocher et coll., l'occlusion vasculaire suivie de mort cellulaire ischémique de la tumeur et elles pourraient contribuer à l'effet de la radiochirurgie. Notre conviction est qu'un étalement trop long laissant la place à une réparation cellulaire trop efficace et en revanche très néfaste pour la néovascularisation périphérique des structures environnantes ne va pas dans le sens de plus de contrôle tumoral. C'est pourquoi pour déterminer l'impact sur la réponse tumorale des deux effets possibles, une simulation 3-dimensionnelle par ordinateur a été développée et réalisée par Craig et coll. (2001) pour répondre aux données obtenues à partir de 90 patients traités à un accélérateur linéaire par radiochirurgie pour 1 - 3 métastases du cerveau avec des doses marginales moyennes de 20 Gy. Les taux de réponse complète étaient, pour les petites lésions solides (diamètre 0,4 - 1 cm), de 52 % (12/23) ; pour les grandes lésions solides (1,1 - 5,2 cm) de 28 % (17/60) ; et, pour les grandes lésions nécrotiques, de 12 % (6/50). Le modèle 3-dimensionnel de l'ordinateur simulait la grosseur des petites tumeurs solides et des grandes tumeurs, solides et nécrotiques, situées dans un stroma vascularisé. La fourniture d'oxygène, la division cellulaire de la tumeur par irradiation d'un faisceau unique à dose unique (modèle linéairequadratique, alpha/bêta étant égal à 10 Gy, le ratio de rehaussement d'oxygène étant égal à 3,0) et l'occlusion vasculaire dépendant du temps (alpha/bêta = 3 Gy) étaient modélisés par les techniques de simulation de Monte-Carlo, dont résultats ci-après.  for example, although necrotic lesions often contain a significant proportion of hypoxic cells that can not be re-oxygenated during the short time of single dose application of overall treatment more easily to radiosurgery. But, the peripheral vascularization provides enough. In addition to the direct cytotoxic action, these hypoxic cells would retard, according to Kocher et al., Vascular occlusion followed by ischemic cell death of the tumor and they could contribute to the effect of radiosurgery. Our belief is that too much sprawl giving way to a cellular repair that is too effective and very harmful for the peripheral neovascularization of the surrounding structures does not go in the direction of more tumor control. Therefore, to determine the impact on the tumor response of the two possible effects, a 3-dimensional computer simulation was developed and performed by Craig et al. (2001) to respond to data obtained from 90 patients treated with a linear accelerator by radiosurgery for 1 - 3 brain metastases with average marginal doses of 20 Gy. Complete response rates were, for small solid lesions (diameter 0.4 - 1 cm), 52% (12/23); for large solid lesions (1.1 - 5.2 cm) of 28% (17/60); and, for large necrotic lesions, 12% (6/50). The 3-dimensional model of the computer simulated the size of small solid tumors and large tumors, solid and necrotic, located in a vascularized stroma. The supply of oxygen, the cell division of the tumor by irradiation of a single beam at a single dose (linear / quadratic model, alpha / beta being equal to 10 Gy, the ratio of oxygen uptake being equal to 3.0) and time-dependent vascular occlusion (alpha / beta = 3 Gy) were modeled by Monte Carlo simulation techniques, the results of which are shown below.

2.6.4.2. L'effet oxygène sur l'efficacité de la Radiothérapie En la présence de néovascularisation, les tumeurs solides développaient une fraction hypoxique de 1- 2 %. Sans la néo-angiogenèse, la nécrose centrale survenait, et les tumeurs avaient une fraction hypoxique de 20-25 %. En simulant l'effet cytotoxique pure de la radiochirurgie, ni la relation dose-réponse des lésions solides de diifféren- tes tailles ni celle de grandes lésions ayant un aspect solide et nécrotique ne pouvait être reproduit à n'importe quel niveau donné de radiosensibilité. Ceci ne se produisait qu'en introduisant un effet vasculaire, qui conduisait à l'occlusion à la périphérie du volume cible de plus de 99 % de ces vaisseaux, endéans une année après irradiation. En la présence de l'effet vasculaire, la radiosensibilité apparente des cellules tumorales était augmentée de 50-100 %. Les calculs de la dose-équivalente  2.6.4.2. The Oxygen Effect on the Efficacy of Radiotherapy In the presence of neovascularization, solid tumors developed a hypoxic fraction of 1-2%. Without neo-angiogenesis, central necrosis occurred, and the tumors had a hypoxic fraction of 20-25%. By simulating the pure cytotoxic effect of radiosurgery, neither the dose-response relationship of solid lesions of different sizes nor that of large lesions having a solid, necrotic appearance could be reproduced at any given level of radiosensitivity. This occurred only by introducing a vascular effect, which led to the occlusion at the periphery of the target volume of more than 99% of these vessels, within a year after irradiation. In the presence of vascular effect, the apparent radiosensitivity of the tumor cells was increased by 50-100%. Calculations of the equivalent dose

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de l'effet vasculaire montre qu'elle contribue pour 19-33 % à l'effet global de la radiochirurgie à dose unique. On ne peut donc parier, que la réduction du nombre de fractions bénéficiera comme en Radiochirurgie de l'effet oxygène. Cette étude de simulation suggère que les effets thérapeutiques de la radiochirurgie unique dans les tumeurs cérébrales malignes ne puissent pas être compris sans la prise en compte des effets vasculaires. Le modèle d'ordinateur pourrait servir comme base pour explorer des nouvelles modalités de traitement qui modifient les deux effets cytotoxiques et vasculaires de la radiochirurgie (Kocher et al, 2000), notamment comme nous l'avons déjà proposé par le dispositif Bi-linac Imatron adoptant résolu- . ment des marges négatives de sécurité ou la technique HBO.  The vascular effect shows that it contributes 19-33% to the overall effect of single-dose radiosurgery. We can not therefore bet that the reduction in the number of fractions will benefit, as in Radiosurgery, from the oxygen effect. This simulation study suggests that the therapeutic effects of single radiosurgery in malignant brain tumors can not be understood without taking into account vascular effects. The computer model could serve as a basis for exploring new treatment modalities that modify the two cytotoxic and vascular effects of radiosurgery (Kocher et al, 2000), particularly as we have already proposed by the Bi-linac Imatron device. adopting resolves. negative safety margins or the HBO technique.

L'oxygène hyperbare (HBO) a, par ailleurs, dans une autre publication (Y. Kinoshita et al 2000), été proposé pour réduire l'hypoxie, en augmentant l'oxygène moléculaire dissout dans les tissus. Utilisant une technique d'imagerie par résonance magnétique (IRM), Y. Kinoshita et coll. ont montré que les modifications, après . exposition HBO, d'intensité du signal d'IRM s'expliquent dans la mesure où l'oxygène moléculaire paramagnétique se dissout et raccourcit le temps de relaxation Tl. Pour ce faire des cellules SCCVII transplantées chez les souris ont été utilisées. Les images RMN rehaussées en oxygène moléculaire ont été acquises, en utilisant un système RMN de 4,7 teslas avec une séquence de préparation inversion- . récupération rapide, lente, et à angle de tir (IR-FLASH) sensibilisant les effets paramagnétiques de l'oxygène moléculaire. Le signal RMN des muscles diminuait rapidement et retournait en 40 minutes après décompression au niveau de contrôle, tandis que celle des tumeurs diminuait graduellement et restait 60 minutes après exposition HBO à un niveau élevé. En revanche, dans le groupe à oxygène normo- . bare, le signal provenant des tumeurs ne montrait pas de changements significatifs.  In another publication (Y. Kinoshita et al 2000), hyperbaric oxygen (HBO) has been proposed to reduce hypoxia by increasing dissolved molecular oxygen in tissues. Using a magnetic resonance imaging (MRI) technique, Y. Kinoshita et al. showed that the changes after. HBO exposure, MRI signal intensity is explained to the extent that paramagnetic molecular oxygen dissolves and shortens the T1 relaxation time. To do this SCCVII cells transplanted into mice were used. NMR enhanced molecular oxygen images were acquired using a 4.7 Tesla NMR system with an inversion-preparation sequence. fast, slow, and firing angle recovery (IR-FLASH) sensitizing the paramagnetic effects of molecular oxygen. The NMR signal of the muscles decreased rapidly and returned within 40 minutes after decompression at the control level, whereas that of the tumors decreased gradually and remained 60 minutes after HBO exposure at a high level. In contrast, in the normo oxygen group. bare, the signal from the tumors showed no significant changes.

Ces données suggéraient que les changements du signal RMN des tumeurs et des muscles représentent une alternative d'oxygénation extra-vasculaire. La préservation de la concentration tumorale d'oxygène, après exposition à l'HBO, peut être eu égard à la thérapeutique adjuvante des patients cancéreux importante. C'est pourquoi . dans la mesure où cette donne est très importante et entre en ligne de compte dans la probabilité de contrôle tumoral ou celle de complication, nous avons toujours prôné de prendre des marges négatives de sécurité pour que perdure en périphérie, à défaut d'HBO, une zone de néovascularisation, qui n'est atteinte qu'indirectement par le pic de diffusion de l'interaction électromagnétique en milieu tumoral.  These data suggested that changes in the NMR signal of tumors and muscles represent an extra-vascular oxygenation alternative. The preservation of the tumor concentration of oxygen, after exposure to HBO, may be in view of the adjuvant therapy of important cancer patients. That is why . Since this is very important and is important in the likelihood of tumor control or complication, we have always advocated taking negative safety margins so that, in the absence of HBO, a peripheral zone of neovascularization, which is reached only indirectly by the peak of diffusion of the electromagnetic interaction in a tumor medium.

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2.6.4.3. Probabilité de contrôle tumoral et probabilité de complication Le traitement aux radiations est basée en Radiothérapie sur la méthode statistique de modélisation plus ou moins physiologique une variable statistique à deux modalités : le tissu tumoral et le tissu non-tumoral. On sait que la distribution de probabilité d'une variable dichotomique est entièrement caractérisée par les probabilités PI d'une part, pour la proportion des cellules malades tuées, et P2 d'autre part, pour la proportion des cellules saines tuées ou complications. C'est ici que l'intervalle de fluctuation de la dose prend tout son sens en même temps qu'apparaît clairement l'importance de la visualisation instantanée ou scanoscopique de la lésion par rapport à son environnement. Dans le cas des PTVs de forme concave comprenant, par exemple, la prostate (P) et les vésicules séminales (VS), l'on attend de la radiothérapie à intensité modulée (IMRT) qu'elle améliore le ratio thérapeutique de traitement du cancer de la prostate. Dans cette optique, Fiorino et coll. (2000) ont, pour comparer l'IMRT par simples modulations 1-D et la thérapie conformationnelle 3-D conventionnelle (i. e. non-IMRT) dans le traitement des PTVs de forme concave comprenant P + VS, auparavant traité cinq patients ayant un PTV de forme concave (P + VS) entièrement traité à leur Institut avec la radiothérapie conformationnelle, les plans de conformation des 3 et 4 champs ont été comparés, en termes d'indices biologiques, aux plans IMRT. Les plans de l'IMRT ont été générés en utilisant cinq faisceaux équidistants avec une protection rectale partielle procurable grâce à la technique d'absorbeur unique ou single-absorber de modulation (Fiorino et al,
1995). La modulation était uni-dimensionnelle et la forme des faisceaux était au minimum unique dans la correspondance avec le 'noyau' rectal ; dans ce minimum, l'intensité du faisceau était égale à 20 ou 40 % de l'intensité du faisceau d'ouverture.
2.6.4.3. Probability of tumor control and probability of complication Radiation treatment is based on a more or less physiological statistical method, a statistical variable with two modalities: tumor tissue and non-tumoral tissue. We know that the probability distribution of a dichotomous variable is entirely characterized by the probabilities PI on the one hand, for the proportion of sick cells killed, and P2 on the other hand, for the proportion of healthy cells killed or complications. It is here that the interval of fluctuation of the dose takes all sense at the same time as the importance of the instantaneous or scanoscopic visualization of the lesion with respect to its environment becomes clear. In the case of concave-shaped PTVs including, for example, the prostate (P) and seminal vesicles (VS), modulated intensity radiotherapy (IMRT) is expected to improve the therapeutic treatment ratio of cancer. of the prostate. With this in mind, Fiorino et al. (2000), to compare IMRT by simple 1-D modulations and conventional 3-D conformational therapy (ie non-IMRT) in the treatment of concave-shaped PTVs including P + VS, previously treated with five patients with PTV concave form (P + VS) fully treated at their Institute with conformational radiotherapy, conformation plans of the 3 and 4 fields were compared, in terms of biological indices, with the IMRT plans. The IMRT plans were generated using five equidistant beams with partial rectal protection available through the single-absorber or single-absorber modulation technique (Fiorino et al,
1995). The modulation was uni-dimensional and the shape of the bundles was at least unique in correspondence with the rectal 'core'; in this minimum, the intensity of the beam was 20 or 40% of the intensity of the aperture beam.

Tous les plans étaient simulés, en utilisant un algorithme basé sur le faisceau en pinceau (avec des rayons de 18 MV) sur le TPS CADPLAN. L'approche est telle que si les événements de probabilité de contrôle tumoral (TCP = Tumor Control
Probability) et les probabilités de complication du tissu normal (NTCPs = Normal
Tissue Complication Probabilities) sont authentiques, ils sont pris au hasard parmi une population de phénomènes comptables dans les variances desquels interviennent, comme nous le verrons plus loin, plusieurs biais difficiles à quantifier.
All the plans were simulated, using a brush-based algorithm (with 18 MV radii) on the CADPLAN TPS. The approach is such that if the tumor control probability events (TCP = Tumor Control
Probability) and the probabilities of complication of normal tissue (NTCPs = Normal
Tissue Complication Probabilities) are authentic, they are taken at random from a population of accounting phenomena in the variances from which intervene, as we will see later, several biases difficult to quantify.

Pourtant, en raison de la puissance croissante de l'informatique, ces estimations sans biais sont aujourd'hui statistiquement parlant possibles. Un autre point majeur à évoquer concerne l'échappement thérapeutique. Des traitements aussi puissants que l'escalade de dose ont en effet leur faille sur laquelle l'art ancien n'a pas le moyen  However, because of the growing power of computing, these unbiased estimates are now statistically possible. Another major point to discuss is the therapeutic escape. Treatments as powerful as the dose escalation have indeed their flaw on which the ancient art does not have the means

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de mettre le doigt dessus, sans une visualisation extemporanée préalable de l'objectif visé par le tir de la fraction d'irradiation thérapeutique que propose la présente invention.  to put one's finger on it, without a prior extemporaneous visualization of the objective aimed at firing the therapeutic irradiation fraction proposed by the present invention.

Dans le but d'évaluer, par ailleurs, l'utilisation des distributions inhomogènes de la iose-cible, obtenues avec des plans de radiothérapie 3-D conformationnelle, avec ou sans modulation d'intensité du faisceau, W.R. de Gersem et coll. (1999) ont planifié, afin d'offrir la possibilité de ne pas augmenter les indices de toxicité aux tissus normaux et/ou d'augmenter les indices de contrôle tumoral du cancer pulmonaire non à petites cellules de stade III (NSCLC = non-small cell lung cancer), le traite- ment des 10 patients ayant le cancer NSCLC de stade III, utilisant une technique 3-
D conventionnelle et une technique impliquant la modulation d'intensité du faisceau non-coplanaire (noncoplanar beam intensity modulation = BIM). Pour ce faire deux volumes cibles de planification (PTVs) ont été définis : le PTV1 incluait le volume tumoral macroscopique et le PTV2 incluait quant à lui aussi bien le volume tumoral macroscopique que microscopique. La simulation virtuelle définissait les formes du faisceau ainsi que les incidences, tant pour les orientations du filtre en coin (3-D) que pour les contours du segment (BIM). Les poids des faisceaux filtrés, celui des faisceaux non-filtrés, et des segments ont été déterminés par optimisation en utilisant une fonction objective avec une composante biologique et une composante physique
La composante biologique incluait la probabilité de contrôle de la tumeur (TCP) pour le PTV1 (TCP1) et pour le PTV2 (TCP2), ainsi que la probabilité de complication du tissu normal (NTCP) du poumon, de la corde spinale, et du c#ur.
La composante physique incluait aussi bien les doses maximum et minimum que la déviation standard de la dose au PTV1. Les distributions les plus inhomogènes de la dose cible ont été obtenues, en utilisant seulement la composante biologique de la fonction objective (optimisation biologique). En autorisant en plus de la composante biologique la composante physique, l'inhomogénéité du PTV1 semblait être réduite (optimisation biophysique). Comme les indices de toxicité aux tissus normaux, les valeurs NTCP aussi bien que les doses maximums ou les niveaux de dose aux fonc- tions pertinentes du volume de l'organe ont été utilisés.
In order to evaluate, moreover, the use of inhomogeneous distributions of the iose-target, obtained with conformational 3-D radiotherapy, with or without beam intensity modulation, WR de Gersem et al. (1999) planned, in order to offer the possibility of not increasing the normal tissue toxicity indices and / or increasing the tumor control indices of stage III non-small cell lung cancer (NSCLC = non-small cell lung cancer), the treatment of 10 patients with stage III NSCLC cancer, using a 3-
Conventional D and a technique involving non-coplanar beam intensity modulation (noncoplanar beam intensity modulation = BIM). To do this, two target planning volumes (PTVs) were defined: PTV1 included macroscopic tumor volume and PTV2 included both macroscopic and microscopic tumor volume. The virtual simulation defined beam shapes and impacts for both the wedge (3-D) and the segment contour (BIM) orientations. The weights of the filtered beams, the unfiltered bundles, and the segments were determined by optimization using an objective function with a biological component and a physical component
The biological component included the probability of tumor control (TCP) for PTV1 (TCP1) and for PTV2 (TCP2), as well as the probability of complication of normal tissue (NTCP) of the lung, spinal cord, and c # ur.
The physical component included both the maximum and minimum doses as well as the standard deviation of the PTV1 dose. The most inhomogeneous distributions of the target dose were obtained, using only the biological component of the objective function (biological optimization). By allowing in addition to the biological component the physical component, the inhomogeneity of PTV1 appeared to be reduced (biophysical optimization). Like normal tissue toxicity indices, NTCP values as well as maximum doses or dose levels to the relevant functions of organ volume were used.

Lorsque l'optimisation, par rapport à la fonction biologique objective et à la fonction biophysique, a été réalisée l'inhomogénéité du PTV1 décroissait pour le 3D- de 13 (8-23) % à 4 (2-9) % (p = 0,00009) et pour les plans BIM de 44 (35-56) % à 20 (9- 34) % (p < 0,00001). Les doses minimums de PTV1(exprimées en dose-voxel la plus faible) ont été similaires pour les deux fonctions objectives. Les doses cibles When the optimization, in relation to the objective biological function and the biophysical function, was carried out the inhomogeneity of the PTV1 decreased for the 3D- from 13 (8-23)% to 4 (2-9)% (p = 0.00009) and for BIM plans of 44 (35-56)% to 20 (9-34)% (p <0.00001). The minimum doses of PTV1 (expressed as the lowest dose-voxel) were similar for both objective functions. Target doses

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moyennes et maximum avec optimisation biologique étaient significativement plus élevées pour le 3-D aussi bien que pour le BIM (p < 0,001, pour toutes les valeurs).
La probabilité de contrôle tumoral (estimée par TCP1 x TCP2) était de 4,7 % (3-D) et de 6,2 % (BIM) plus élevée pour l'optimisation biologique (p = 0,01et p =
0,00002 respectivement). Le NTCP (poumon) aussi bien que le pourcentage du volume pulmonaire excédant 20 Gy étaient, selon W. R. de Gersem et coll. (1999), plus élevés avec l'utilisation de la fonction biophysique objective. Le NTCP (c#ur) était également plus élevé avec l'utilisation de la fonction biophysique objective. Le pourcentage du volume du c#ur excédant 40 Gy tendait à être plus élevé, mais la . différence n'était pas significative. Pour la corde spinale, la dose maximum aussi bien que le NTCP (corde) étaient, pour les plans 3-D (D(max) : p = 0,04 ; NTCP : p = 0,2) similaires, mais lorsque la fonction biophysique objective était utilisée, ils étaient significativement plus faibles pour le BIM (D(max) : p = 0,002 ; NTCP : p =
0,008). En utilisant les techniques 3-D conventionnelles, il semble que les distribu- . tions inhomogènes de dose offrent un potentiel pour augmenter davantage la proba- bilité de contrôle local non compliqué. En utilisant les techniques qui, telle que le
BIM conduiraient à une escalade élevée des doses cible maximum, elles semblent être indiquées pour limiter l'inhomogénéité de la dose-cible afin d'éviter les niveaux de dose qui sont si élevés que la sécurité devient problématique (W. R. de Gersem et . al, 1999).
mean and maximum with biological optimization were significantly higher for 3-D as well as for BIM (p <0.001, for all values).
The probability of tumor control (estimated by TCP1 x TCP2) was 4.7% (3-D) and 6.2% (BIM) higher for biological optimization (p = 0.01 and p =
0.00002 respectively). The NTCP (lung) as well as the percentage of lung volume exceeding 20 Gy were, according to WR de Gersem et al. (1999), higher with the use of objective biophysical function. NTCP (heart) was also higher with the use of the objective biophysical function. The percentage of heart volume exceeding 40 Gy tended to be higher, but the. difference was not significant. For the spinal cord, the maximum dose as well as the NTCP (cord) were, for 3-D (D (max): p = 0.04, NTCP: p = 0.2) similar, but when the function objective biophysics was used, they were significantly lower for BIM (D (max): p = 0.002; NTCP: p =
0.008). Using conventional 3-D techniques, it seems that the distribu-. Inhibitory doses offer potential to further increase the probability of uncomplicated local control. Using techniques that, such as the
BIM would lead to a high escalation of maximum target doses, they appear to be indicated to limit the inhomogeneity of the target dose in order to avoid dose levels that are so high that safety becomes problematic (WR de Gersem et al. 1999).

Ces auteurs ont estimé que l'optimisation améliorait l'homogénéité des plans 3-D, le
BIM de la dose à la cible et la dose minimum au PTV2 était spécialement diminuée par l'optimisation dans les plans 3-D. Après optimisation, les histogrammes dose- volume (DVHs) du poumon et du c#ur étaient déplacés (changés) vers les doses . plus faibles pour 80-90 % du volume de l'organe. Puisque le poumon est l'organe limitant de la dose dans le NSCLC de stade III, une dose minimum au PTV1 augmentée en même temps qu'une dose diminuée au volume pulmonaire principal suggérait un ratio thérapeutique amélioré. L'optimisation autoriserait 10 % d'escalade de dose pour les plans 3-D et 20 % pour les plans BIM, aux niveaux . d'isotoxicité du poumon et de la corde spinale. Quant à l'escalade de la dose, l'#sophage pouvait devenir une structure limitant de la dose, lorsque le PTV1 s'étend à proximité de celui-ci. L'optimisation utilisant une fonction biophysique objective autorisait, selon W. R. de Gersem et coll. (2000) une augmentation pour le
NSCLC de stade III du ratio thérapeutique de planification de radiothérapie. Il ressort de cette étude que la prise en compte des faceteurs tant physiques
These authors considered that optimization improves the homogeneity of 3-D planes, the
BIM of the dose at the target and the minimum dose at PTV2 was especially diminished by optimization in 3-D planes. After optimization, the dose-volume histograms (DVHs) of the lung and heart were shifted (changed) to the doses. lower for 80-90% of the volume of the organ. Since the lung is the dose limiting organ in stage III NSCLC, a minimal dose to PTV1 increased at the same time as a decreased dose to the main lung volume suggested an improved therapeutic ratio. Optimization would allow 10% dose escalation for 3-D plans and 20% for BIM plans at levels. isotoxicity of the lung and spinal cord. With respect to dose escalation, the # esophagus could become a dose-limiting structure when PTV1 extends close to the dose. Optimization using an objective biophysical function allowed, according to WR de Gersem et al. (2000) an increase for the
NSCLC Stage III Therapeutic Ratio of Radiotherapy Planning. It emerges from this study that taking into account the physical facetors

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qu'anatomiques a la vertu d'affiner encore plus la délivrance de la dose au volume cible.  that anatomical has the virtue of refining even more the delivery of the dose to the target volume.

2.6.4.4. - Simulation différée sur radioscanners dédiés L'intégration d'un CT scanner et d'un simulateur de traitement, Sim-CT, Elektra Oncology Systems, Crawley (UK), en vue de la tomodensitométrie a été étudiée en situation clinique par D. Verellen et coll. (1999). La qualité d'image, les unités hounsfield (HU) et la linéarité ont été évaluées aussi bien pour leurs implantations que pour la planification de traitement. La dose additionnelle au patient a également été mise en lumière par ces auteurs (D. Verellen et al, 1999). Le système de simulation CT de l'art antérieur offre la possibilité d'une intégration des volumes cibles de planification basée sur la scanographie (CT), ce qui permet de travailler sans la simulation conventionnelle. Schiebe et coll. rapportent l'évaluation quantitative de l'exactitude d'alignement du champ et de la position de l'isocentre, en utilisant le nouveau système de simulation virtuelle, AdvantageSim 4. 1 (GE), pour les différen- tes régions de traitement. Les données d'image sont, dans l'étude de D. Verellen et coll. (1999), acquises en utilisant une rangée des détecteurs solides des rayons X attachés à l'extérieur pour intensifier l'image du simulateur. Trois champs de vue différents (FOV : 25,0 cm ; 35,0 cm et 50,0 cm) avec 0,2 cm ; 0,5 cm et 1,0 cm d'épaisseur de coupe peuvent être sélectionnés et le système admet un diamètre d'ouverture de 92,0 cm, à une hauteur isocentrique standard. La performance du scanner CT a été caractérisée par plusieurs critères : la résolution spatiale, la sensibilité au contraste, la précision géométrique, la fiabilité des unités hounsfield et le niveau de production du rayonnement. La jauge de résolution spatiale du fantôme de qualité NAQP (Nuclear Associates Quality Phatom) aussi bien que les fonctions de transfert de modulation (FTM) ont été appliquées pour évaluer la résolution spatiale. La sensibilité au contraste et les mesures des UH ont été réalisées au moyen du NAQP et d'un fantôme de conversion qui permettent des insertions des différentes densités d'électrons. L'index de dose de tomographie calculée par ordinateur (CTDI) du CT-option a été contrôlé avec une chambre d'ionisation configurée en forme de crayon. La planification de traitement ainsi que les calculs, pour la correction d'hétérogénéité de la dose, basés sur les images Sim-CT, générées à partir d'un fantôme anthropomorphique aussi bien qu'à partir des 10 patients, ont été comparés aux plans de traitement similaires, basés sur des images identiques, mais en différée d'un CT diagnostique (DCT).  2.6.4.4. - Delayed simulation on dedicated radioscanners The integration of a CT scanner and a treatment simulator, Sim-CT, Elektra Oncology Systems, Crawley (UK), for tomodensitometry was studied in a clinical situation by D. Verellen et al. (1999). Image quality, hounsfield units (HU) and linearity were evaluated for both implantations and treatment planning. The additional dose to the patient was also brought to light by these authors (D. Verellen et al, 1999). The prior art CT simulation system offers the possibility of an integration of CT-based planning target volumes, which makes it possible to work without conventional simulation. Schiebe et al. report the quantitative evaluation of the alignment accuracy of the field and the position of the isocenter, using the new virtual simulation system, AdvantageSim 4.1 (GE), for the different treatment regions. The image data is, in the study by D. Verellen et al. (1999), acquired using a row of X-ray solid detectors attached to the outside to intensify the image of the simulator. Three different fields of view (FOV: 25.0 cm, 35.0 cm and 50.0 cm) with 0.2 cm; 0.5 cm and 1.0 cm of cutting thickness can be selected and the system has an opening diameter of 92.0 cm, at standard isocentric height. The performance of the CT scanner was characterized by several criteria: spatial resolution, contrast sensitivity, geometric accuracy, hounsfield unit reliability, and radiation production level. The spatial resolution gauge of the Nuclear Associates Quality Phatom (NAQP) as well as the Modulation Transfer Functions (MTFs) were applied to evaluate the spatial resolution. The contrast sensitivity and UH measurements were performed using NAQP and a conversion phantom that allow insertions of the different electron densities. CT-option computed tomography dose index (CTDI) was monitored with a pencil-shaped ionization chamber. Treatment planning and calculations, for dose heterogeneity correction, based on Sim-CT images, generated from an anthropomorphic phantom as well as from the 10 patients, were compared to the similar treatment, based on identical images, but delayed from a diagnostic CT (DCT).

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Tandis que pour étudier la variation des chiffres tomodensitométriques (UH) d'un radioscanner CT basé sur un simulateur et l'effet de cette variation sur les calculs de la dose, J.C. Chu et coll. (2000) ont procédé de la manière suivante : Les images CT d'un fantôme cylindrique avec insertions multiples ont été obtenues, en utilisant un simulateur CT disponible dans le commerce (Ximatron : Varian, Palo Alto, CA).  While to study the variation of computed tomography CT (UH) CT scans and the effect of this variation on dose calculations, J.C. Chu et al. (2000) proceeded as follows: CT images of a cylindrical phantom with multiple insertions were obtained, using a commercially available CT simulator (Ximatron: Varian, Palo Alto, CA).

Les méthodes de corrélation linéaire et de Chi-carré du coefficient ont été utilisées dans un fantôme pour déterminer l'énergie effective des rayons X. Les chiffres scanographiques (CT) en unités Hounsfield (HU) étaient fonction de la taille du fantôme, de l'orientation, du champ de vue (FOV), de la distance à partir du centre, et du temps mesuré pour les diverses insertions. La modification des calculs de la dose due à la variation des chiffres scanographiques CT a alors été déterminée, en utilisant les méthodes de longueur du trajet équivalent (EPL = Equivalent Pathlength) et de convolution conique comprimée. Un effet de durcissement du faisceau (beam-hardening) significatif a été observé pour le simulateur-CT. Les chiffres CT du Sim-CT étaient par conséquent, plus sensibles à la taille du fantôme que ceux d'un CT conventionnel. Le chiffre du Sim-CT n'est pas sensible à des emplacements internes du fantôme et il est stable, sur une période de 6 semaines. Il est important d'utiliser le champ de vue (FOV) approprié pour des études Sim-CT ; en scannant un petit fantôme en polystyrène un grand champ de vue peut résulter en une augmentation de 120 HU dans le nombre CT au centre du champ. Toutefois, les variations du calcul de dose, dues à l'incertitude du nombre CT, n'excèdent pas 2-3 % pour les faisceaux de photon de 6-18 MV. Les images CT du simulateur ont été acquises avec des patients en position de traitement, et ces nombres CT sont pour, pour ces auteurs, utiles aux calculs de la dose basés sur le radioscanner CT (Chu et al, 2000). Linear and Chi-square correlation methods of the coefficient were used in a phantom to determine the effective X-ray energy. The CT figures in Hounsfield units (HU) were a function of the size of the phantom, orientation, the field of view (FOV), the distance from the center, and the measured time for the various insertions. The modification of the dose calculations due to the variation of CT scan numbers was then determined, using equivalent path length (EPL = equivalent pathlength) and compressed conical convolution methods. A significant beam-hardening effect was observed for the CT simulator. The CT figures of the Sim-CT were therefore more sensitive to ghost size than those of a conventional CT. The Sim-CT figure is not sensitive to internal phantom locations and is stable over a 6 week period. It is important to use the appropriate field of view (FOV) for Sim-CT studies; by scanning a small polystyrene phantom a large field of view may result in an increase of 120 HU in the CT number at the center of the field. However, the variations in the dose calculation, due to the uncertainty of the CT number, do not exceed 2-3% for photon beams of 6-18 MV. CT images of the simulator have been acquired with patients in the treatment position, and these CT numbers are, for these authors, useful for dose calculations based on CT CT (Chu et al, 2000).

La dernière rangée des trous, qui sont résolus, dans la jauge de résolution spatiale du NAQP, selon le champ de vue et le filtre de reconstruction appliqués, soit à 0,150 cm soit à 0,175 cm. L'analyse de la régression linéaire des UH versus les densités des électrons a révélé un coefficient de corrélation de 0,99. Le contraste, la taille du pixel et la précision géométrique, font partie des spécifications. Les valeurs de l'index de dose de la tomographie assistée par ordinateur de 0,204 Gy/As et celle de 0,069 Gy/As ont été observées au centre d'un fantôme avec des mesures de la dose respectivement de 16 cm et de 32 cm de diamètre pour le grand champ de vue. Les valeurs du CTDI des champs de petit champ de vue de 0,925 Gy/As et de 0,358 Gy/As qui sont, dans des conditions d'acquisition similaires, d'un facteur dix fois plus élevé que les résultats obtenus à partir d'un radioscanner diagnostique (DCT). The last row of holes, which are resolved, in the spatial resolution gauge of the NAQP, according to the field of view and the reconstruction filter applied, either at 0.150 cm or at 0.175 cm. Analysis of linear regression of UH versus electron density revealed a correlation coefficient of 0.99. Contrast, pixel size and geometric accuracy are part of the specifications. The values of the computed tomography index of 0.204 Gy / As and 0.069 Gy / As were observed at the center of a phantom with dose measurements of 16 cm and 32 cm respectively. diameter for the large field of view. The CTDI values of small field of view fields of 0.925 Gy / As and 0.358 Gy / As which are, under similar acquisition conditions, a factor ten times higher than the results obtained from a field of view. diagnostic radioscanner (DCT).

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Les études sur fantôme ont montré un excellent accord entre les distributions générées par le Sim-CT et les UH du radioscanner diagnostique. Les déviations entre les réglages des unités calculées du moniteur aussi bien que la dose maximum dans les trois dimensions étaient inférieures, sur la base des simulations soit pelviennes soit thoraciques, pour les plans de traitement à 1 % sur ces deux UH ensemble. Les études sur patient semblent avoir confirmé ces résultats. Le CT-option peut être considérée comme une valeur ajoutée au processus de simulation et les images acquises sur le système Sim-CT, qui sont appropriées au calcul de la dose avec correction d'hétérogénéités des tissus. La bonne qualité d'image est, cependant, compromise par les valeurs de la dose relative au patient élevée. La charge considérable du tube conventionnel à rayons X limite, selon D. Verellen et coll. (1999), fréquemment le Sim-CT à sept acquisitions d'images par patient et le système est par conséquent limité dans sa capacité d'effectuer complètement la reconstruction tridimensionnelle.  Ghost studies have shown an excellent agreement between the distributions generated by the Sim-CT and the UH of the diagnostic radioscanner. The deviations between the calculated monitor unit settings as well as the maximum dose in the three dimensions were lower, based on either pelvic or thoracic simulations, for the 1% treatment plans on these two HUs together. Patient studies seem to have confirmed these results. The CT-option can be considered as an added value to the simulation process and the images acquired on the Sim-CT system, which are suitable for calculating the dose with correction of tissue heterogeneities. The good image quality is, however, compromised by the values of the high patient dose. The considerable load of the conventional X-ray tube, according to D. Verellen et al. (1999), frequently the Sim-CT with seven image acquisitions per patient and the system is therefore limited in its ability to perform full three-dimensional reconstruction.

, Autre scanner dédié : l'ACQSIM de Marconi possède un arceau chirurgical sur le côté du scanner associé à un bras stéréotaxique, pour l'acte interventionnel, avec une plate-forme Pinpoint. Il s'agit d'un radioscanner de 4ème génération dédié à la
Radiothérapie avec tous les logiciels de construction de faisceaux et de calculs intégrés de dose. Il ne peut prendre en considération que les images des scanners Marconi du fait des problèmes de référence patient qui se font sur le scanner. Des radioscanners dédiés ou non, répondant à ces applications sont disponibles chez la plupart des constructeurs. Il est nécessaire, à ce point du descriptif, de faire le bilan des informations apportées par la constitution des plans de traitement aux rayons. La scanographie et la simulation sont faites indépendamment de la thérapie proprement dite et à distance d'elle. La lésion cible qui subit chaque jour l'influence du temps reste certes cernée dans un intervalle de confiance donné, qui n'est pas nécessairement celle de la fluctuation de la cible et de son environnement, sans compter l'existence d'éventuels biais par rapport à la présence dans le temps et dans l'espace de la cible. Quoi qu'on fasse dans l'art actuel, la topographie et l'étendue demeurent en raison des déficits technologiques toujours incertaines. A ceci s'ajoutent, comme nous l'aborderons ci-après, les questions d'hétérogénéité des structures environnantes, de la variabilité physiologique des contours externes, de la contention sur table, de l'immobilisation et de vérification de l'exactitude et de la reproductibilité à chaque fois de la position du patient sur la table.
, Another dedicated scanner: the ACQSIM Marconi has a surgical arch on the side of the scanner associated with a stereotactic arm, for the interventional act, with a platform Pinpoint. This is a 4th generation radioscanner dedicated to the
Radiotherapy with all bundle building software and integrated dose calculations. It can only consider images from Marconi scanners because of the patient reference problems that occur on the scanner. Radioscanners dedicated or not, responding to these applications are available at most manufacturers. It is necessary, at this point in the description, to take stock of the information provided by the constitution of the treatment plans at the shelves. CT and simulation are done independently of the therapy itself and away from it. The target lesion that is daily affected by time remains within a given confidence interval, which is not necessarily that of the fluctuation of the target and its environment, not to mention the existence of possible biases. relation to the presence in time and space of the target. Whatever is done in today's art, the topography and extent remain because of technological deficits always uncertain. Added to this, as will be discussed below, are the heterogeneity of the surrounding structures, the physiological variability of the external contours, table-top contention, immobilization, and verification of accuracy. reproducibility each time of the patient's position on the table.

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2.6.4.5. - Prise en comp te des hé térogénéi tés tissulaires Le radioscanner CT peut mieux que n'importe quelle autre modalité d'imagerie pour mieux lire les hétérogénéités intralésionnelles et périlésionnelles. En Radiothérapie, les faisceaux de traitement aux radiations contiennent l'information valable pour la vérification et l'ajustage du patient. Ces faisceaux peuvent être utilisés pour réaliser une reconstruction CT portique. Cependant, l'utilisation directe de la reconstruction des données du faisceau peut produire simplement des images CT inadéquates parce que ces faisceaux ne couvrent qu'une partie du corps du patient. Huaiqun Guan et coll. ont utilisé des informations supplémentaires provenant des faisceaux de traitement, en plus d'une série de projection CT régulière des faisceaux, pour reconstruire une image CT portique localement rehaussé. Cette approche est appelée reconstruction CT portique adaptative . Une simulation sur ordinateur a démontré les avantages de cette approche. La reconstruction de l'image a été réalisée par la technique de reconstruction algébrique d'un schéma à niveaux multiples, qui prend du temps. Les résultats, selon Huaiqun Guan et coll. (2000), indiqueraient que la qualité de la de l'image portique adaptative pouvait non seulement être valable pour la vérification de la radiothérapie tridimensionnelle, mais aussi applicable à l'imagerie scanographique (CT) diagnostique.  2.6.4.5. - Taking into account tissue heterogeneities CT radioscan may be better than any other imaging modality for better reading intralesional and perilesional heterogeneities. In Radiation Therapy, radiation treatment bundles contain valuable information for verification and adjustment of the patient. These beams can be used to perform a CT portal reconstruction. However, the direct use of the reconstruction of the beam data can simply produce inadequate CT images because these beams only cover a part of the patient's body. Huaiqun Guan et al. used additional information from the processing beams, in addition to a series of regular beam CT projection, to reconstruct a locally enhanced gantry CT image. This approach is called adaptive gantry CT reconstruction. A computer simulation has demonstrated the benefits of this approach. The reconstruction of the image was performed by the algebraic reconstruction technique of a multilevel scheme, which takes time. The results, according to Huaiqun Guan et al. (2000), would indicate that the quality of the adaptive gantry image could not only be valid for verification of three-dimensional radiotherapy, but also applicable to diagnostic CT imaging.

2.6.4.5.1.- Conditions d'hétérogénéité non maîtrisée de la distribution de la dose (mouvements internes du Volume Cible et mouvements externes volontaires et involontaires du patient et de l'opérateur).  2.6.4.5.1.- Conditions of uncontrolled heterogeneity of the dose distribution (internal movements of the Target Volume and voluntary and involuntary external movements of the patient and the operator).

La planification tridimensionnelle (3-D) du traitement a souvent été réalisée, lorsque le patient respire librement, avec l'hypothèse de travail que les images de tomographie calculée (CT) représentent la position moyenne de l'image alors qu'en réalité celles-ci sont généralement faites en apnée forcée. S. Shimizu et coll. (2000) ont par exemple investigué sur l'impact du mouvement respiratoire sur les images CT des petites tumeurs pulmonaires, en respiration spontanée, en utilisant le balayage CT séquentiel avec la même position de table. Utilisant une seule coupe scanographique (CT) préparatoire à la respiration spontanée, le support patient était fixé à une position où chaque tumeur montrait sur l'image son diamètre maximum. Three-dimensional (3-D) treatment planning has often been performed, when the patient is breathing freely, with the working hypothesis that computed tomography (CT) images represent the average position of the image when in reality those These are usually made in forced apnea. S. Shimizu et al. (2000) investigated, for example, the impact of respiratory motion on CT images of small lung tumors, in spontaneous respiration, using sequential CT scanning with the same table position. Using a single CT scan preparatory to spontaneous breathing, the patient support was fixed at a position where each tumor showed the maximum diameter of the image.

Pour 16 tumeurs, plus de 20 images CT séquentielles ont été prises toutes les 2 s, avec un temps d'acquisition d' 1 s survenant au cours de la respiration spontanée. For 16 tumors, more than 20 sequential CT images were taken every 2 s, with an acquisition time of 1 s occurring during spontaneous respiration.

Pour chaque tumeur, la distance entre le plateau supérieur de la table du radioscanner CT et le bord postérieur de la tumeur a été mesuré pour déterminer si le bord de la tumeur a été, au cours d'une respiration normale, suffisamment inclus For each tumor, the distance between the top plate of CT CT and the posterior border of the tumor was measured to determine whether the tumor margin was, during normal breathing, sufficiently included

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dans ledit volume cible prévisionnel (PTV). Dans le balayage CT séquentiel, la tumeur elle-même n'était pas visible dans la tranche d'examen dans 21 % des cas (75/357). Il y avait des différences statistiquement significatives entre les tumeurs du lobe supérieur (39,4 % ; et les tumeurs du lobe inférieur (0 %, 0/89) (p <
0,01) ainsi qu'entre les tumeurs du lobe inférieur et les tumeurs du lobe moyen (8,9 %, 4/45) (p < 0,01), dans l'incidence de la disparition de la tumeur de l'image. La différence moyenne entre les distances maximum et minimum, entre la surface supérieure du plateau de la table du CT et le bord postérieur de la tumeur, était de
6,4 mm (2,1 - 24,4). La planification tridimensionnelle du traitement du carcinome pulmonaire pourrait sous-doser de façon significative beaucoup de lésions, spécialement celles du lobe inférieur, dans la mesure où existe un biais de visée. Or une marge de sécurité excessive pourrait a contrario remettre en question un quelconque bénéfice additionnel du traitement 3-D et par conséquent le concept technique lui-même de conformation de l'irradiation thérapeutique, qui nécessite une certaine rigueur dans la précision de visée balistique. Plus de recherche reste encore nécessaire donc pour déterminer comment faire pour contrôler non seulement le mouvement respiratoire ; mais tous les mouvements volontaires et involontaires autour de la topographie exacte de la lésion cible, au fil du temps.
in said intended target volume (PTV). In the sequential CT scan, the tumor itself was not visible in the examination slice in 21% of the cases (75/357). There were statistically significant differences between upper lobe tumors (39.4%) and lower lobe tumors (0%, 0/89) (p <
0.01) as well as between the tumors of the lower lobe and the tumors of the middle lobe (8.9%, 4/45) (p <0.01), in the incidence of the disappearance of the tumor of the picture. The average difference between the maximum and minimum distances between the upper surface of the CT table top and the posterior edge of the tumor was
6.4 mm (2.1 - 24.4). Three-dimensional planning for the treatment of lung carcinoma could significantly under-dose many lesions, especially those of the lower lobe, to the extent that there is a sighting bias. However, an excessive safety margin could, on the contrary, call into question any additional benefit of the 3-D treatment and consequently the technical concept itself of the conformation of the therapeutic irradiation, which requires a certain rigor in the accuracy of ballistic sighting. More research is still needed so to determine how to control not only the respiratory movement; but all voluntary and involuntary movements around the exact topography of the target lesion, over time.

2.6.4.5.2. - Surveillance de l'irradiation par CT portique
L'autre aspect d'utilisation du radioscanner CT est l'escalade in situ de la dose que permet davantage de précision par rapport aux méthodes actuellement en usage dans l'art ancien. Il est un fait que lorsque la Radiothérapie (RT) est utilisée pour traiter des patients atteints de cancer, son index thérapeutique peut être significativement accru si le volume de la dose est taillé pour égaler exactement le volume cible tout , en épargnant le tissu normal adjacent. La Radiothérapie conformationnelle moderne cherche à aborder le résultat en utilisant les faisceaux des rayons X à intensité modulée pour délivrer à la cible des doses de radiation élevées, tout en protégeant le tissu normal. Cependant, cette méthode fait appel, eu égard aux faisceaux de traitement, à des spécifications strictes, comprenant la stabilité du volume cible.
2.6.4.5.2. - Gantry CT irradiation monitoring
The other aspect of use of the CT CT scanner is the in situ escalation of the dose that allows more precision compared to the methods currently in use in the ancient art. It is a fact that when Radiation Therapy (RT) is used to treat cancer patients, its therapeutic index can be significantly increased if the volume of the dose is cut to exactly equal the target volume while sparing the adjacent normal tissue . Modern conformal radiation therapy seeks to address the outcome by using modulated intensity X-ray beams to deliver high doses of radiation to the target, while protecting normal tissue. However, this method relies on strict specifications for processing beams, including the stability of the target volume.

. C'est pourquoi on s'arrête souvent à une seule coupe scanographique pour les données anatomiques et à des mesures sur fantôme. Vérifier le traitement conformationnel avec une combinaison de la tomographie de mégavoltage assistée par ordinateur et l'imagerie portique tendrait à augmenter en importance. Dans les années récentes, bon nombre d'études de faisabilité pour utiliser la reconstruction
CT de mégavoltage ont été rapportées. Ces études ont utilisé des faisceaux coniques
. This is why we often stop at a single scan section for anatomical data and measurements on ghosts. Verify conformational treatment with a combination of computer-assisted megavoltage tomography and gantry imaging would tend to increase in importance. In recent years, many feasibility studies to use reconstruction
CT of megavoltage have been reported. These studies used conical beams

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ou des faisceaux en éventail associés à une acquisition continue des données ou à une approche séquentielle, step-and-shoot. Elles ont également utilisé des détecteurs comprenant un scintillateur GO, une rangée des cristaux de CsI(TI), une chambre à xénon, et des images portales. Cependant, le dosage impliqué dans toutes ces études restreignait leur extension à l'application clinique. L'utilisation directe des faisceaux de traitement aux radiations serait souhaitable pour la reconstruction CT portique, puisque ces faisceaux ne peuvent pas donner de dose d'exposition additionnelle au patient. Cette nouvelle approche est, toutefois, problématique puisque les faisceaux de traitement ne couvrent qu'une partie de la section transversale du patient. Non seulement les données tronquées ne peuvent pas donner une cartographie complète du coefficient exact d'atténuation, mais aussi la région locale reconstruite n'a pas autour d'elle de structures environnantes. Une telle reconstruction de qualité non diagnostique peut limiter en pratique l'usage de telles images dans la vérification de la mise en place. Même si la projection n'est pas tronquée, le nombre des faisceaux peut être trop petit (usuellement moins de 10) pour fournir les images CT de qualité utile, à moins que l'arc ou la cyclothérapie (de rotation) ne soit utilisée.  or fan-shaped beams associated with continuous data acquisition or a sequential, step-and-shoot approach. They also used detectors including a GO scintillator, a row of CsI crystals (TI), a xenon chamber, and portal images. However, the dosage involved in all these studies restricted their extension to clinical application. Direct use of radiation treatment beams would be desirable for portal CT reconstruction since these beams can not provide an additional exposure dose to the patient. This new approach is, however, problematic since the treatment bundles only cover a portion of the patient's cross section. Not only the truncated data can not give a complete map of the exact attenuation coefficient, but also the reconstructed local region does not have surrounding structures around it. Such non-diagnostic quality reconstruction may in practice limit the use of such images in placement verification. Even if the projection is not truncated, the number of beams may be too small (usually less than 10) to provide useful quality CT images, unless arc or cyclotherapy (rotation) is used.

Pour saisir ce problème à bras le corps, Huaiqun Guan et coll. (2000) proposent , comme on l'a déjà vu, d'acquérir, avant la radiothérapie, un petit nombre des projections complètes (i.e., couvrant le contour cutané du patient), avec une dose faible de radiation. Les projections tronquées acquises à partir des faisceaux de traitement pourraient alors être ajoutées aux projections complètes pour rehausser localement et de façon adaptative et synthétique la qualité de l'image autour et à l'intérieur de la tumeur. Cette technique CT portique adaptative peut aussi, semble-til, être appliquée à la radioscanographie (CT) diagnostique (tomographie locale ou tomographie de la région d'intérêt) pour obtenir une réduction de dose. Des études antérieures de tomographie locale avaient déjà indiqué que les données de projection tronquée altéraient l'exactitude quantitative de la reconstruction d'image. Une approche générale d'améliorer l'exactitude était d'extrapoler les projections tronquées, en utilisant soit une continuité lisse des données soit certaine information antérieure en rapport avec la forme de l'objet, en réalisant une image de synthèse. To grasp this problem, Huaiqun Guan et al. (2000) propose, as we have already seen, to acquire, before radiotherapy, a small number of complete projections (i.e., covering the patient's cutaneous contour), with a low dose of radiation. The truncated projections acquired from the treatment bundles could then be added to the complete projections to locally and adaptively and synthetically enhance the quality of the image around and within the tumor. This adaptive gantry CT technique may also be applied to diagnostic radiography (CT) (local tomography or tomography of the region of interest) to achieve a dose reduction. Previous local tomography studies had previously indicated that truncated projection data altered the quantitative accuracy of image reconstruction. A general approach to improve accuracy was to extrapolate truncated projections, using either a smooth continuity of data or some prior information related to the shape of the object, by performing a computer-generated image.

Toutefois, les discontinuités dans des projections dérivées peuvent encore produire des artefacts caractéristiques de ce type de synthèse. Cette approche ne peut donc être correctement appliquée, selon ces auteurs, aux situations cliniques. Toutefois, un nombre limité de projections complètes peut être pris en plus des projections tronquées pour améliorer la reconstruction synthétique de l'anatomie du patient. However, discontinuities in derived projections can still produce artifacts characteristic of this type of synthesis. This approach can not be correctly applied, according to these authors, to clinical situations. However, a limited number of complete projections can be taken in addition to truncated projections to improve the synthetic reconstruction of the patient's anatomy.

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En CT, la technique algébrique de reconstruction (ART = Algebraic reconstruction technique) peut fournir une reconstruction meilleure que la méthode conventionnelle de convolution de rétroprojections (CBP = Convolution backprojection), soit à partir de très peu de projections, soit à partir des projections incomplètes. Le désavantage de l'ART est sa faible vitesse de calcul (qui affecte également l'exactitude de la convergence), causée par la corrélation élevée entre des projections consécutives. La corrélation peut être amoindrie, si les deux projections orthogonales sont consécutivement mises à jour. Dans ce but, un nouveau schéma technique de reconstruction algébrique (MLS-ART) à niveau multiple a été développé pour améliorer substantiellement l'efficacité de calcul et l'exactitude de reconstruction de l'algorithme ART (17). Lorsque le MLS est utilisé, l'orthogonalité maximum des projections, au cours de la reconstruction, peut être maintenue pour l'ART. La com- mande du MLS, bien qu'il travaille mieux lorsque le nombre est une puissance de deux (alors que le MLS est l'ordonnateur exact de la transformée unidirectionnelle rapide de Fourier), s'applique à n'importe quel nombre de projections. Récemment, l'algorithme MLS-ART pouvait faire aussi bien qu'avec le CT portique adaptative et un nombre limité de projections complètes plus les projections tronquées, puisqu'il a acquit un avantage additionnel, p. ex., la flexibilité. On peut simplement mettre ces pixels, qui sont disponibles le long des trajets des rayons, à jour à partir des projec- . tiens tronquées et laisser en dehors d'autres pixels d'image. Celle-ci n'est pas une tâche triviale, comme on le sait déjà, pour la technique de projection conique (CBP) conventionnelle. In CT, the algebraic reconstruction technique (ART = Algebraic Technical Reconstruction) can provide a better reconstruction than the conventional method of convolution of rear projection (CBP = Convolution backprojection), either from very few projections or from incomplete projections. . The disadvantage of ART is its low computation speed (which also affects the accuracy of convergence), caused by the high correlation between consecutive projections. The correlation can be reduced if the two orthogonal projections are consecutively updated. For this purpose, a new multi-level algebraic reconstruction (MLS-ART) scheme has been developed to substantially improve the computational efficiency and reconstruction accuracy of the ART algorithm (17). When MLS is used, the maximum orthogonality of projections, during reconstruction, can be maintained for ART. The MLS command, although it works best when the number is a power of two (while the MLS is the exact authorizer of the fast one-way Fourier transform), applies to any number of projections. Recently, the MLS-ART algorithm could do as well as with the adaptive gantry CT and a limited number of complete projections plus truncated projections, since it has gained an additional advantage, eg. eg, flexibility. We can simply put these pixels, which are available along the ray paths, up to date from projections. keep it truncated and leave out other image pixels. This is not a trivial task, as is already known, for the conventional conical projection technique (CBP).

Le premier pas, dans cette direction de l'utilisation du CT en Radiothérapie, a en réalité été fait par James Winter avec son dispositif dit masquant fabriqué en maté- . riau atténuant l'énergie radiante passant au travers et ayant une ouverture adaptée pour faire passer une portion atténuée du faisceau d'énergie radiante, destiné à être utilisé avec une tomographie assistée par ordinateur des 1ère 2ème et 3ème générations qui utilise, à des fins d'imagerie, un faisceau d'énergie radiante pour irradier, tel qu'en tomothérapie séquentielle, de façon thérapeutique une région choisie avec . ledit faisceau d'énergie radiante, est interposé entre la source et la région cible de telle manière que le faisceau d'énergie radiante a été conçu (brevet E. P. 0 382 560
A1 de James Winter) pour faire, de façon extemporanée à l'irradiation thérapeutique, l'imagerie diagnostique. Dans cette dernière incorporation, un membre post-masquant est de préférence aligné avec l'ouverture du membre masquant et est fabriqué en matériau qui atténue l'énergie radiante passant au travers
The first step, in this direction of the use of the CT in Radiotherapy, was in fact made by James Winter with its so-called masking device made in material. wherein the radiant energy passing therethrough has an aperture adapted to pass an attenuated portion of the radiant energy beam for use with a 1st and 2nd generation computer-assisted tomography that uses, for the purpose of imaging, a radiant energy beam for irradiating, such as in sequential tomotherapy, therapeutically a selected region with. said beam of radiant energy is interposed between the source and the target region in such a way that the radiant energy beam has been designed (EP 0 382 560
A1 of James Winter) to make, extemporaneously to therapeutic irradiation, diagnostic imaging. In this latter embodiment, a post-masking member is preferably aligned with the opening of the masking member and is made of a material that attenuates the radiant energy passing through.

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à un niveau d'énergie essentiellement uniforme à celle de l'énergie radiante passant à travers le membre masquant. De cette façon, les détecteurs du scanner alignés avec le faisceau d'énergie radiante peut continuer à procurer les données d'imagerie durant la procédure de thérapie. Ceci assurerait la visualisation continue du positionnement de la région choisie durant la procédure de thérapie aux radiations et éviterait n'importe quels changements de position qui, du fait soit du mouvement du patient soit du faux positionnement initial du patient, peut survenir avant le commencement de la procédure elle-même. Ce membre post-masquant n'est pas nécessaire au traitement. Comme indiqué dans la description ci-dessus lorsque l'imagerie n'est pas désirée, durant la procédure de thérapie, un membre masquant plus épais peut être utilisé de façon à ce qu'aucune radiation ne pénètre essentiellement le patient, excepté à travers l'ouverture du membre masquant. Ceci pourrait être une option qui peut, lorsque désiré, être activée ou désactivée. Ces scanners peuvent ainsi traiter à une dose de radiation approximative d'environ 300 - 400 rads par heure, en utilisant un tube scanographique à anode tournante ordinaire, comprenant le temps de refroidissement du tube. C'est l'équivalent de deux examens tomodensitométriques séquentiels diagnostiques de rachis par heure, mais avec toutes les coupes orientées sur la même lésion cible (par ex. 120 coupes / heures x 3 rads / coupe = 360 rads / heures). Les temps de traitement sont ici longs et la visée ne tient pas compte du comportement physiologique de l'organisme au sein duquel la tumeur est traitée.  at a level of energy substantially uniform to that of the radiant energy passing through the masking member. In this way, scanner detectors aligned with the radiant energy beam can continue to provide the imaging data during the therapy procedure. This would ensure continuous visualization of the positioning of the selected region during the radiation therapy procedure and avoid any positional changes which, whether due to patient movement or false initial patient positioning, may occur prior to the commencement of the procedure itself. This post-masking member is not required for treatment. As indicated in the above description when imaging is not desired, during the therapy procedure a thicker masking member may be used so that no radiation essentially penetrates the patient except through the opening of the masking member. This could be an option that can, when desired, be enabled or disabled. These scanners can thus treat at an approximate radiation dose of about 300 - 400 rads per hour, using a conventional rotating anode scan tube, including the cooling time of the tube. This is the equivalent of two diagnostic sequential CT scans per hour, but with all sections oriented on the same target lesion (eg 120 cuts / hours x 3 rad / cut = 360 rads / hour). The treatment times are long here and the aim does not take into account the physiological behavior of the organism in which the tumor is treated.

2. 6.5. Analyse tridimensionnelle du mouvement en temps réel et de l'alignement du patient.  2. 6.5. Three-dimensional analysis of real-time motion and patient alignment.

L'article de Baroni et coll. (2000) décrit la technologie et les méthodes impliquées dans un système pour vérifier automatiquement la position des patients sur les unités de radiothérapie. Ceci est proposé dans un but d'améliorer l'exactitude de la géométrie de mise en oeuvre de l'irradiation, qui est, selon ces derniers auteurs, un facteur crucial du contrôle de qualité de la radiothérapie. Le système est basé sur la photogrammétrie optoélectronique et de rangées contiguës en temps réel et il détecte des marqueurs passifs multiples placés sur des repères cutanés sélectionnés des patients. L'alignement du patient et l'interception des émissions de position sont exécutés en comparant les positions tridimensionnelles courantes des marqueurs avec celles d'une position initiale, acquise au cours de la procédure de simulation et/ou à la première séance d'irradiation, de référence. Le système a été utilisé, en vue du repositionnement du patient, pour mesurer l'exactitude des techniques de centra- The article by Baroni et al. (2000) describes the technology and methods involved in a system to automatically check the position of patients on radiotherapy units. This is proposed in order to improve the accuracy of the implementation geometry of irradiation, which is, according to these authors, a crucial factor in the quality control of radiotherapy. The system is based on optoelectronic photogrammetry and contiguous rows in real time and detects multiple passive markers placed on selected skin markers of patients. The alignment of the patient and the interception of the positional emissions are performed by comparing the current three-dimensional positions of the markers with those of an initial position acquired during the simulation procedure and / or at the first irradiation session. reference. The system was used for repositioning the patient to measure the accuracy of central

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ge laser conventionnelles. Des inexactitudes dues à la respiration et aux mouvements au hasard ont été également prises en compte. C'est pourquoi G. Baroni et coll. (2000) ont demandé aux techniciens professionnels (ont été demandés) de repositionner soigneusement trois sujets volontaires, en utilisant une procédure de centrage laser traditionnel. Mais, quelle est l'exactitude des telles mesures, quand on ne connaît rien de l'intervalle de fluctuation par rapport à une lésion cible mouvante dans l'organisme et non-visualisée.  conventional laser geometry. Inaccuracies due to breathing and random movements were also taken into account. This is why G. Baroni et al. (2000) asked the professional technicians (were asked) to carefully reposition three volunteers, using a traditional laser centering procedure. But, what is the accuracy of such measurements, when we know nothing of the fluctuation interval with respect to a target lesion moving in the body and not visualized.

Les résultats de cette méthode ont révélé des erreurs significatives de repositionnement, même dans des conditions hautement contrôlées, affectant particulièrement la région du corps relativement loin des points de repère cutanés utilisés pour l'alignement laser. Le résultat du repositionnement du patient et de la détection automatique des erreurs quelconques, causées par la respiration ou par d'autres mouvements imprévisibles, est qu'à chaque séance on est confronté aux mêmes problèmes. Le retour du signal (feed-back) en temps réel, donné par le système, en rétroaction sur la position du patient fournit instantanément aux opérateurs des indices visuels appropriés et les autorise à prendre, dans le cas d'échecs significatifs, des contre-mesures convenables. De plus, l'usage de la sortie du système pour le contrôle automatique de la position a été envisagé par G. Baroni et coll. (2000). Ceci sans tenir compte de la variabilité éventuelle de la topographie de la lésion cible et de l'intervalle de fluctuation dans lequel son environnement tissulaire et leurs contours surfaciques respectifs évoluent. The results of this method revealed significant repositioning errors, even under highly controlled conditions, particularly affecting the body region relatively far from the skin benchmarks used for laser alignment. The result of the repositioning of the patient and the automatic detection of any errors, caused by breathing or other unpredictable movements, is that at each session one faces the same problems. Feedback from the system in real-time feedback to the patient's position instantly provides operators with the appropriate visual cues and allows them to take countermeasures in the event of significant failures. suitable measures. In addition, the use of the system output for automatic position control has been considered by G. Baroni et al. (2000). This without taking into account the possible variability of the topography of the target lesion and the fluctuation interval in which its tissue environment and their respective surface contours evolve.

2.6.5.1. Mise en place de l 'irradiation thérapeutique L'idéal serait de permettre aux plans de traitement d'être évalués par rapport à une gamme attendue de mouvement d'organes et anticiper sur l'erreur au cours de la mise en #uvre du traitement. Les outils d'une telle planification ont été développés pour autoriser, en radiothérapie conformationnelle, une animation concurrente du mouvement d'organes et une analyse radiobiologique de la cible en trois dimensions (3-D). Les surfaces remplies des structures silhouettées sur les examens CT sont projetées dans les images de pretraitement ou dans les images de mégavoltage, collectées au cours du traitement du patient. La simulation visuelle de la tumeur ainsi que du mouvement des tissus normaux est ensuite réalisée par application à la surface sélectionnée des transformations tridimensionnelles affinées. L'enregistrement concurrent du mouvement de surface de la distribution tridimensionnelle (3D) de la dosé permet le calcul arbitraire de modification de la dose au volume. Les modèles réalistes du mouvement peuvent être appliqués à la structure pour stimuler  2.6.5.1. Implementation of Therapeutic Irradiation Ideally, treatment plans should be evaluated against an expected range of organ movement and anticipated error during treatment implementation. The tools of such a planning have been developed to allow, in conformal radiotherapy, a concurrent animation of the organ movement and a radiobiological analysis of the target in three dimensions (3-D). The surfaces filled with the structures silhouetted on the CT examinations are projected in the pre-treatment images or in the megavoltage images, collected during the treatment of the patient. The visual simulation of the tumor as well as normal tissue movement is then performed by applying the refined three-dimensional transformations to the selected surface. The competing recording of the surface movement of the three-dimensional distribution (3D) of the dose allows the arbitrary calculation of modification of the dose to the volume. Realistic models of movement can be applied to the structure to stimulate

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le mouvement inter-fraction et l'erreur d'installation. La dose biologique effective pour la structure est, selon MacKay et coll. (1999), calculée comme une surface qui, pour chaque fraction, se déplace au cours du temps d'évolution du traitement et est utilisée pour calculer la probabilité de complication du tissu normal (NTCP = normal tissue complication probability) ou la probabilité de contrôle tumoral (TCP = tu- mour control probability) pour la structure mouvante. Mais, il est plus simple d'éva- luer, comme le propose la présente invention, toutes ces données tous les jours en radioscanoscopie ou radioscanographie embarquées sur le système de radiothérapie.  the inter-fraction movement and the installation error. The effective biological dose for the structure is, according to MacKay et al. (1999), calculated as a area that, for each fraction, moves over the evolution time of the treatment and is used to calculate the normal tissue complication probability (NTCP) or the control probability tumor (TCP = tumor control probability) for the moving structure. However, it is easier to evaluate, as proposed by the present invention, all these data every day in radioscanoscopy or radioscanography on board the radiotherapy system.

2.6.5.1.1. - Mise en place et mouvements dans les trois dimensions de l'espace
Pour déterminer la distribution des erreurs de mise en place des patients traités pour malignités pelviennes avec et sans appareils d'immobilisation partielle rigides. Une étude de 30 patients recevant une irradiation pelvienne avec une technique à quatre champs a été conduite avec un total de 524 clichés portiques. Les patients étaient divisés en trois cohortes de 10 patients. La première cohorte est traitée sur une table . de traitement standard sans appareils d'immobilisation (NI) ; les seconde et troisième cohortes sont traitées avec un appareil de contention, taillée sur mesure, du commerce pour être utilisé dans un but d'améliorer l'exactitude de la mise en place : un matelas Alpha-Cradle (AM) ou une pièce moulée Orfit (OC). Les déviations de la mise en place sont analysées dans les directions X, Y, Z du système de coordon- . nées fixes, correspondant respectivement aux directions latéro-latérale, cranio- caudale, et antéro-postérieure ; mais pas dans le sens d'une rotation. Les mouvements de rotation ne sont tout simplement pas évalués.
Vertical load 2.6.5.1.1. - Implementation and movements in three dimensions of space
To determine the distribution of placement errors for patients treated for pelvic malignancies with and without rigid partial immobilization devices. A study of 30 patients receiving pelvic irradiation with a four-field technique was conducted with a total of 524 portal views. Patients were divided into three cohorts of 10 patients. The first cohort is processed on a table. standard treatment without immobilizers (NI); the second and third cohorts are treated with a custom-built, commercially available compression device to be used to improve the accuracy of placement: an Alpha-Cradle (AM) mattress or an Orfit casting (OC). Deviations from the set up are analyzed in the X, Y, Z directions of the coordinate system. fixed, corresponding respectively to the latero-lateral, craniocaudal, and antero-posterior directions; but not in the sense of a rotation. Rotational movements are simply not evaluated.

Considérant comme une mesure de l'exactitude d'installation le pourcentage inférieur ou égal à 5 mm de désaccord entre les clichés de simulation et les films . portiques, les appareils d'immobilisation semblent augmenter cette exactitude de :
88,5 % (X), 79 % (Y), et 100 % (Z) avec l'AM ; 84 % (X-Y), 97,5 % (Z) avec l'OC et seulement 76,5 % (X), 40 % (Y), et 65,5 % (Z) % pour le NI. La distribution des erreurs systématiques, définies en tant que déplacements moyens au cours du traite- ment, des trois cohortes des patients avait une moyenne et une déviation standard de . 0,7 2,7 mm dans l'axe des X, de -5,5 2,6 mm dans l'axe des Y et de -0,9 2,2 mm dans l'axe des Z, lorsque aucune immobilisation n'est ajoutée, respectivement de 0,8 1,7 mm, -2 2,7 mm et 0,3 0,4 mm pour le groupe Alpha-Candie ; de 0,3 1,4 mm, et 0,5 0,6 mm pour le groupe de pièce moulée Orfit. La distribution au hasard d'environ la moyenne des erreurs approchait une distribution normale et les déviations standards étaient respectivement de 4,4 mm (X), 4,2 mm (Y) et 4,8 mm
Considering as a measure of installation accuracy the percentage less than or equal to 5 mm of disagreement between simulation snapshots and movies. gantry cranes, immobilizers appear to increase this accuracy by:
88.5% (X), 79% (Y), and 100% (Z) with AM; 84% (XY), 97.5% (Z) with OC and only 76.5% (X), 40% (Y), and 65.5% (Z)% for NI. The distribution of systematic errors, defined as mean movements during treatment, of the three cohorts of patients had a mean and a standard deviation of. 0.7 2.7 mm in the X axis, -5.5 2.6 mm in the Y axis and -0.9 2.2 mm in the Z axis, when no 0.8 1.7 mm, 2.7 mm and 0.3 0.4 mm are added for the Alpha-Candie group; 0.3 1.4 mm, and 0.5 0.6 mm for the Orfit casting group. The random distribution of about average errors approached a normal distribution and the standard deviations were 4.4 mm (X), 4.2 mm (Y) and 4.8 mm, respectively

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(Z) pour le NI ; de 3,3 ; et 2,5 mm pour l'AM ; et de 3,4 ; et 2,7 mm pour l'OC. Pour ces auteurs (C. Mitine et al, 1999), les deux appareils d'immobilisation améliorent, la reproductibilité d'un champ pelvien donné, mais il existe un petit bénéfice comparatif par rapport au coût et à la place d'encombrement des appareils.  (Z) for the NI; 3.3; and 2.5 mm for AM; and 3.4; and 2.7 mm for OC. For these authors (C. Mitine et al., 1999), the two immobilization devices improve the reproducibility of a given pelvic field, but there is a small comparative advantage in relation to the cost and space of the devices. .

Mais, ces appareils ne sont pas toujours faits sur mesure et en position optimale d'utilisation.  But, these devices are not always made to measure and in optimal position of use.

2.6.5.2. - Mise en place, Immobilisation et Rotation du patient sur soi- même Évaluer l'impact d'un système d'immobilisation remaniée selon les demandes d'un . acheteur (modifié sur mesure) sur l'exactitude de la mise en place du champ, sur la simulation et le temps de délivrance du traitement, sur la commodité du radiographe et l'acceptabilité du patient. Trente personnes recevant une radiothérapie radicale pour le cancer de la prostate, ont été randomisées, dans une autre étude, en utilisant un modèle d'essai croisé, pour avoir une planification de radiothérapie et un traite- . ment donnés, soit dans une position conventionnelle de traitement (CTP = conven- tional treatment position), soit en utilisant un système d'immobilisation (IMS). La randomisation faite par C.M. Nutting et coll. (2000) consistait à recevoir, pendant les trois semaines initiales de radiothérapie soit le CTP soit F IMS d'après lesquelles les patients ont été replanifiés et changés en vue de la mise en place d'un traitement . alternatif. L'exactitude de traitement fut mesurée, en utilisant un appareil d'imagerie électronique portique (EPID). Les Radiographes et les patients complé-taient de façon hebdomadaire des questionnaires. Tandis que le temps moyen de simulation était de 22,5 min (allant de 20-30 min) dans le CTP et de 25 min (allant de 15-40 min) pour l'IMS (p < 0,001). Le temps moyen de traitement était de 9 minutes pour . le CTP (allant de 8-10 min) et de 10 min (allant de 8,5-13,5 min) pour l'IMS (p <
0,001). Le déplacement moyen simulé à partir de l'isocentre du CTP comparé à celui de 2,0 mm de l'IMS (p = 0,07) par rapport à l'isocentre des champs antérieurs était de 1,7 mm. Ils étaient, pour les valeurs des champs latéraux gauches, respectivement de 1,8 et 1,8 mm (p = 0,98), et pour les champs latéraux droits de 2,1 et 1,7 mm (p = . 0,06). Aucune réduction, cliniquement significative d'erreurs systématiques de placement ni des champs au hasard, n'a sinon été démontrée. Les radiographes ont rapporté que les patients trouvaient plus confortable l'IMS que le CTP (position- nement P) (p < 0,001) et l'alignement par rapport aux tatouages cutanés (p < 0,001).
2.6.5.2. - Placement, immobilization and rotation of the patient on oneself Evaluate the impact of a remodeled immobilization system according to the demands of a. buyer (modified to measure) on the accuracy of field placement, simulation and treatment delivery time, radiographer convenience and patient acceptability. Thirty people receiving radical radiotherapy for prostate cancer were randomized, in another study, using a crossover model, to have radiotherapy planning and treatment. given either in a conventional treatment position (CTP = conventional treatment position) or using an immobilization system (IMS). The randomization done by CM Nutting et al. (2000) consisted in receiving, during the initial three weeks of radiotherapy, either CTP or F IMS, from which patients were rescheduled and changed for treatment. alternative. Treatment accuracy was measured using a portal electronic imaging device (EPID). Radiographers and patients completed weekly questionnaires. While the average simulation time was 22.5 min (ranging from 20-30 min) in the CTP and 25 min (ranging from 15-40 min) for the IMS (p <0.001). The average treatment time was 9 minutes for. CTP (ranging from 8-10 min) and 10 min (ranging from 8.5-13.5 min) for IMS (p <
0.001). The mean simulated displacement from the PTC isocenter compared to that of 2.0 mm IMS (p = 0.07) compared with the isocentre of the previous fields was 1.7 mm. They were, for the values of the left lateral fields, 1.8 and 1.8 mm respectively (p = 0.98), and for the right lateral fields of 2.1 and 1.7 mm (p = 0). 06). No clinically significant reductions in systematic placement errors or random fields have otherwise been demonstrated. Radiographs reported that patients found IMS more comfortable than PTC (P-positioning) (p <0.001) and alignment with skin tattoos (p <0.001).

Bien que l'IMS ait été plus confortable, l'exactitude du traitement, comparée au
CTP, n'était pas améliorée dans ce département ; En plus, le traitement et la mise en
Although the IMS was more comfortable, the accuracy of the treatment compared to
CTP, was not improved in this department; In addition, the treatment and implementation

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place du patient prenaient, selon C.M. Nutting et coll. (2000), plus de temps et étaient plus difficiles. Ensuite, il fallait surveiller le bon déroulement des opérations.  place of the patient took, according to C.M. Nutting et al. (2000), more time and were more difficult. Then you had to monitor the smooth running of the operations.

2.6.5.3. - Système de surveillance de la mise en place et de dosimétrie par imagerie électronique (SIE)
Mais, il faut noter ici l'importance, qui ne rentre toujours pas en ligne de compte, du facteur d'alignement, qui caractérise la précision de visée de l'objet en balistique radiothérapeutique. D'où l'intérêt croissant dans l'art actuel de l'utilisation de l'Imagerie portale électronique digitalisée en Radiothérapie, où la gammagraphie reste toujours la méthode la plus utilisée, à ce jour, pour vérifier, pendant une séance d'irradiation externe, le positionnement du patient. Les systèmes d'imagerie électronique (SIE) ont été développés dans le but de pouvoir disposer d'un outil de vérification en temps réel et anticiper, adapter et planifier la demande de précision indispensable aux traitements complexes de radiothérapie de conformation. Les images numériques du champ irradié défilent pendant le traitement sur un écran d'ordinateur. La gamme des logiciels d'exploitation d'images permet ensuite de diversifier et d'optimiser les contrastes ou d'appliquer une filtration, de visualiser les images en continu et en boucle et d'évaluer et/ou de quantifier, de façon statistiquement significative, les mouvements du patient au cours des différentes séances de traitement. L'expérience acquise par de nombreuses équipes permettrait . à court terme d'envisager le remplacement définitif, dans l'art actuel, de la tradition- nelle gammagraphie par les systèmes d'imagerie électronique (SIE), car 1 ) la qualité de l'image électronique, bien que perfectible, soit quasiment toujours supé- rieure à celle de la gammagraphie ; 2 ) les systèmes de détecteurs rétractables, inté- grés dans le statif des appareils avec mise en place automatique, permettent d'éviter . toutes les manipulations fastidieuses de mise en place de porte cassette et de développement des clichés ; 3 ) la quantification des déviations a toujours conduit à l'amélioration du positionnement, quelle que soit la localisation traitée. Mais, contre ceci, l'image est morphométrique plutôt qu'une image diagnostique.
2.6.5.3. - Implementation Monitoring System and Electronic Imaging Dosimetry (EIS)
But, we must note here the importance, which is still not taken into account, the alignment factor, which characterizes the aiming accuracy of the object in radiotherapy ballistics. Hence the growing interest in the current art of the use of digital imaging portalised digital Radiotherapy, where gamma radiography is still the most used method, to date, to check, during an irradiation session external, the positioning of the patient. Electronic imaging systems (EIS) have been developed with the aim of having a real-time verification tool and anticipating, adapting and planning the demand for precision required for complex conformal radiotherapy treatments. The digital images of the irradiated field scroll during processing on a computer screen. The range of image-processing software can then be used to diversify and optimize contrasts or to apply filtration, to visualize images continuously and in a loop and to evaluate and / or quantify, in a statistically significant manner. , the patient's movements during the different treatment sessions. The experience gained by many teams would allow. in the short term, to consider the permanent replacement, in current art, of traditional radiography by electronic imaging systems (EIS), because (1) the quality of the electronic image, although perfectible, is practically always higher than that of gamma radiography; 2) retractable sensor systems, integrated into the stand of devices with automatic installation, make it possible to avoid. all the tedious manipulations of the installation of cassette holders and the development of photographs; 3) the quantification of the deviations always led to the improvement of the positioning, whatever the localization treated. But, against this, the image is morphometric rather than a diagnostic image.

L'imagerie électronique est également considérée comme un outil de dosimétrie in vivo dans l'art qui demande à être exploité en routine clinique de l'art actuel.  Electronic imaging is also considered to be an in vivo dosimetry tool in the art that needs to be exploited in clinical routine in today's art.

Pourtant des phénomènes, dont il est clair qu'ils n'ont rien en commun, servent de fondement à ces modèles : par exemple, les opérations passives (2-D) et de conjonction (3-D) sont, en tant que transformation de coordination 3-D, amalgamés (transfert d'images IRM, CT, etc. ). Tandis que des problèmes d'importance majeure sont complètement tenus à l'écart des discussions de la représentation du réel dans  Yet phenomena, of which it is clear that they have nothing in common, serve as a foundation for these models: for example, passive (2-D) and conjunction (3-D) operations are, as a transformation coordination 3-D, amalgamated (transfer of MRI images, CT, etc.). While issues of major importance are completely kept out of the discussions of the representation of reality in

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son intervalle de fluctuation physiologique, volontaire et involontaire. C'est aussi le cas du déterminant des éléments lexicaux correspondant à une forme donnée de quantification d'assurance de qualité, plutôt figée de l'espace et du temps, que nous discuterons ailleurs, en dehors d'une simple quête de bonne conscience.  its range of physiological fluctuation, voluntary and involuntary. It is also the case of the determinant of lexical elements corresponding to a given quality assurance quantization form, rather fixed of space and time, that we will discuss elsewhere, apart from a simple quest for good conscience.

2. 6.6. - Localisation précise, de la cible mobile, en cours de Radiothérapie
Pour décrire un modèle et proposer un système de traitement des classes des tumeurs qui requièrent une localisation hautement précise de la cible, au cours d'une radio thérapie fractionnée par faisceaux externes, le système de Phillips et coll. utilise des techniques images-guidées, dans la voûte de l'accélérateur linéaire, destinées à la lo- I. calisation de la position des patients devant être traités par radiothérapie stéréota- xique, par radiothérapie conformationnelle, et par les techniques de radiothérapie à intensité modulée, pour des tumeurs crâniennes. Les contraintes de ce modèle incluaient, dans cette étude de Philips et coll., la flexibilité d'emploi du logiciel de traitement ainsi que l'exactitude et la précision des localisations répétées ; les limites 5. de temps et des ressources humaines exigeaient d'utiliser le système et en facili- taient l'utilisation. Un système de radiothérapie stéréotaxique basé sur un système élaboré à l'Université de Floride, à Gainsville, et vendu dans le commerce, a en effet été adapté à une utilisation au Medical Center de l'Université de Washington. Une paire de caméras en stéréo embarquée dans la voûte de l'accélérateur linéaire (linac) ). a été utilisée pour détecter la position et l'orientation d'une série des marqueurs cutanés attachés à un morceau du bloc patient. Le système a été modifié soit pour permettre l'usage d'un système de planification de traitement conçu soit pour les traitements stéréostatiques, soit pour l'usage d'un programme général de planification de radiothérapie tri-dimensionnelle. Des mesures de la précision et de 5. l'exactitude de localisation de la cible, celles de la délivrance de la dose et du positionnement du patient, ont été faites en utilisant un nombre des calibres et des dispositifs différents. Des procédures ont été développées pour un usage clinique sûr et exact du système. L'exactitude de la localisation de la cible est comparable à celle d'autres systèmes de planification de traitement de l'art. Le fléchissement du ). portique, qui ne peut être amélioré, était mesuré à 1,7 mm, ce qui constituait l'effet d'élargissement de la distribution de la dose, tel que confirmé par la comparaison entre la mesure et le calcul. L'exactitude du positionnement d'un point de la cible dans le champ de radiothérapie était de 1,0 0,2 mm. La procédure de calibration en salle utilisant les bases lasers avait une exactitude de 0,76 mm, et elle était de 0,73 mm en utilisant un système de radiochirurgie basé au sol. L'erreur de localisation de
2. 6.6. - Accurate location of the moving target during Radiotherapy
To describe a model and propose a tumor class treatment system that requires highly accurate target localization during external beam splitting therapy, the Phillips et al. uses image-guided techniques, in the vault of the linear accelerator, for localising the position of patients to be treated with stereotactic radiotherapy, conformal radiotherapy, and intensity-based radiotherapy techniques. modulated, for cranial tumors. The constraints of this model included, in this study by Philips et al., The flexibility of use of the processing software as well as the accuracy and precision of the repeated locations; time and human resource limits required the use of the system and facilitated its use. A stereotaxic radiotherapy system based on a system developed at the University of Florida, Gainsville, and sold commercially, has indeed been adapted for use at the Medical Center at the University of Washington. A pair of stereo cameras embedded in the vault of the linear accelerator (linac)). was used to detect the position and orientation of a series of skin markers attached to a piece of the patient block. The system has been modified either to allow the use of a treatment planning system designed for either stereostatic treatments or for the use of a general three-dimensional radiotherapy planning program. Measurements of accuracy and accuracy of target location, dose delivery, and patient positioning were made using a number of different calibers and devices. Procedures have been developed for safe and accurate clinical use of the system. The accuracy of the target's location is comparable to that of other art processing planning systems. The decline of the). gantry, which can not be improved, was measured at 1.7 mm, which was the effect of broadening the dose distribution, as confirmed by the comparison between measurement and calculation. The accuracy of the positioning of a target point in the radiotherapy field was 1.0 0.2 mm. The room calibration procedure using laser bases had an accuracy of 0.76 mm, and it was 0.73 mm using a ground-based radiosurgery system. The location error of

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la cible dans un fantôme statique était de 0,64 0,77 mm. En utilisant ce système, les erreurs de positionnement dues à l'erreur de rotation du lit étaient réduites. Ceci sans tenir compte bien sûr de l'intervalle réel de fluctuation de position, sous l'inf- luence des divers mouvements volontaires et involontaires, de la lésion cible non visualisée.  the target in a static phantom was 0.64 0.77 mm. Using this system, positioning errors due to bed rotation error were reduced. This, of course, does not take into account the actual range of position fluctuation, under the influence of the various voluntary and involuntary movements, of the target unvisited lesion.

Plus important encore pour notre propos est la mise en relief par l'étude de Phillips et coll. (2000) des mécanismes d'auto-vérification auxquels fait appel un corps théorique de l'art actuel dominé par le recours facile au formalisme mathématique pour rectifier. Le système décrit à des fins cliniques aurait une exactitude et une pré- . cision pour lesquelles il avait été conçu. Il serait même assez robuste pour détec-ter les erreurs, et nécessite seulement une augmentation nominale en temps et en effort de mise en place. Des travaux futurs devraient, pour ces auteurs, se focaliser sur l'évaluation en vue d'un usage dans le traitement des cancers non-enclavés à l'intérieur de la voûte crânienne de la tête et du cou, et donc plus sensibles de sa . compatibilité aux mouvements transmis comme par exemple à la respiration. La thérapie aux microfaisceaux est par ailleurs établie, dans l'étude d'Orion et coll.  More importantly for our purposes is the emphasis of the Phillips et al. (2000) self-checking mechanisms used by a theoretical body of contemporary art dominated by the easy recourse to mathematical formalism to rectify. The system described for clinical purposes would have an accuracy and a pre-. for which it had been conceived. It would even be robust enough to detect errors, and only requires a nominal increase in time and effort to set up. Future work should, for these authors, focus on evaluation for use in the treatment of non-enclosed cancers within the cranial vault of the head and neck, and therefore more sensitive to its development. . compatibility with transmitted movements such as breathing. Microbeam therapy is also established in the Orion et al.

(2000), comme un concept général de traitement des tumeurs du cerveau. Une source des rayons X, basée sur le synchrotron, a été choisie pour la recherche expérimentale en thérapie aux microfaisceaux, et des nouvelles simulations ont été essentielles pour explorer, en vue d'une description appropriée des caractéristiques de radiation du synchrotron les paramètres thérapeutiques. Pour concevoir les paramètres thérapeutiques des traitements des tumeurs, le kit LSCAT (Low energy
SCATtering) récemment surclassé par le code de simulation EGS4 de Monte-Carlo a été adapté pour développer un code utilisateur exact écrit pour la circonstance et des- . tiné à calculer des profils de dose de radiation aux microfaisceaux avec une précision de 1 micron. Le LSCAT, du fait de sa capacité de simuler le transport des rayons de faible énergie avec des interactions détaillées des photons (comprenant les fonctions de diffusions incohérentes des électrons de liaison, et la diffusion cohérente linéaire polarisée), est à cette fin hautement convenable. Les propriétés des microfaisceaux des rayons X du synchrotron, comprenant la polarisation, le spectre de la source et la pénombre du faisceau, ont été simulées par les nouveaux codes utilisateurs. Deux sphères concentriques, dont une sphère interne définie com- me le cerveau, et, une sphère environnante définie comme le crâne, représentaient le le fantôme. La simulation des microfaisceaux a été testée, en utilisant un faisceau de . 3 x 3 cm du réseau pour les régions plus petites de traitement et une gamme de 6 x 6
(2000), as a general concept of treatment of brain tumors. An X-ray source, based on the synchrotron, was chosen for experimental research in microbeam therapy, and new simulations were essential to explore, for an appropriate description of synchrotron radiation characteristics, the therapeutic parameters. To design the therapeutic parameters of tumor treatments, the LSCAT kit (Low energy
SCATtering) recently outperformed by Monte Carlo's EGS4 simulation code has been adapted to develop an exact user code written for the circumstance and des-. designed to calculate radiation dose profiles for microbeams with an accuracy of 1 micron. Because of its ability to simulate the transport of low-energy rays with detailed photon interactions (including the functions of incoherent diffusion of binding electrons, and polarized linear coherent scattering), LSCAT is highly suitable for this purpose. The properties of the synchrotron X-ray microbeams, including the polarization, the source spectrum and the darkness of the beam, were simulated by the new user codes. Two concentric spheres, including an inner sphere defined as the brain, and a surrounding sphere defined as the skull, represented the ghost. Microbeam simulation was tested using a beam of. 3 x 3 cm network for smaller treatment areas and a range of 6 x 6

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cm pour celles plus larges ayant des paramètres thérapeutiques, tels que le faisceau et l'espacement, différents. Les résultats montraient que la gamme des microfaisceaux gardait un ratio pic-vallée (peak-to-valley) adéquat, à des profondeurs adaptées de tissu pour la radiothérapie de cinq fois au moins. Les mesures de dose d'un MOSFET prises 'au sommet' avec une résolution d'un micron validaient, selon Orion et coll. (2000) les bases du code utilisateur pour la radiothérapie microplanaire.  cm for larger ones with different therapeutic parameters, such as beam and spacing. The results showed that the range of microbeams maintained an adequate peak-to-valley ratio at tissue-adapted depths for radiotherapy of at least five-fold. One-micron resolution 'MOSFET' dose measurements validated, according to Orion et al. (2000) the basics of the user code for microplanar radiotherapy.

2. 7. Optimisation dosimétrique et distribution totale de la dose L'optimisation réelle ne peut pas en dehors de la clinique être atteinte ; mais, l'art actuel procède à distance par une simulation virtuelle de l'acte clinique de radiothérapie, en particulier avec le concept technique d'IMRT. Afin d'éviter la récidive locale, la radiothérapie curative vise à éradiquer à l'intérieur d'un volume cible défi- ni toutes les cellules clonogéniques. Ceci doit, selon le principe d'IMRT, être fait sans léser sévèrement les organes adjacents. La Radiothérapie à intensité modulée (IMRT) exécuté avec un faisceau externe unique fournit certes le potentiel pour remplir simultanément deux de ces exigences. Du fait du grand nombre de paramètres, telle que la fluence des faisceaux individuels en pinceau, devant être pris en compte dans les techniques conventionnelles d'optimisation interactive, celle-ci n'est possible qu'en théorie. C'est ce qui a conduit au concept technique de planification inverse de traitement pour viser juste l'action du traitement doit être décrite en utilisant certains objectifs du traitement, de telle sorte qu'un algorithme d'optimisation mathématique puisse trouver les paramètres qui conduisent de ses dimensions et à une distribution optimale de la dose dans un volume cible dont on a préjugé de sa topographie en fonction du temps. Pour chaque faisceau en pinceau ou élémentaire, la fluence primaire, la position de la source, la direction du faisceau dans l'espace, l'énergie du faisceau, et la modalité de radiation peuvent par exemple être traités comme des variables. En pratique, l'espace de solution est cependant usuellement restreint, dans l'art ancien, de telle sorte que seul le poids de la fluence primaire varie et l'objectif reste figé. Ceci, lorsque comparé aux techniques plus conventionnelles de traitement, est jugé comme aboutissant à un gain plus thérapeutique. Pourtant l'ajustement permanent est jugé important en vue d'optimisation des directions des faisceaux pour seulement un petit nombre de fenêtres. Différentes méthodes mathématiques ont été utilisées afin de réaliser ladite  2. 7. Dosimetric optimization and total dose distribution Actual optimization can not be achieved outside the clinic; but current art proceeds remotely by a virtual simulation of the clinical act of radiotherapy, especially with the technical concept of IMRT. In order to avoid local recurrence, curative radiotherapy aims to eradicate all clonogenic cells within a target volume. This must, according to the principle of IMRT, be done without severely harming adjacent organs. Modulated intensity radiation therapy (IMRT) performed with a single external beam provides the potential to fulfill two of these requirements simultaneously. Because of the large number of parameters, such as the fluence of individual brush beams, which must be taken into account in conventional interactive optimization techniques, this is only possible in theory. This is what led to the technical concept of inverse treatment planning to aim just the action of the treatment must be described using certain objectives of the treatment, so that a mathematical optimization algorithm can find the parameters that drive of its dimensions and to an optimal distribution of the dose in a target volume which has been prejudged of its topography as a function of time. For each brush or elementary beam, the primary fluence, the position of the source, the direction of the beam in space, the energy of the beam, and the radiation modality can for example be treated as variables. In practice, the solution space is, however, usually restricted in the old art, so that only the weight of the primary fluence varies and the objective remains fixed. This, when compared to more conventional treatment techniques, is judged to result in a more therapeutic gain. Yet permanent adjustment is considered important for optimizing beam directions for only a small number of windows. Different mathematical methods were used to achieve the said

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optimisation. Si beaucoup d'hypothèses et des paramètres ne sont pas bien justifiés, il vaut mieux utiliser à présent des modèles plus simplistes qui requièrent un nombre plus petit de paramètres dans lesquels des auteurs, comme Sauer et coll., ont plus confiance. En plus, des modèles simples aboutissent à un calcul numérique plus sim- plifié et plus rapide et ils sont capables de converger facilement vers un optimum global. Diverses approches ont déjà été utilisées, comme par exemple pour maxi- miser la dose minimum à la cible, minimiser la dose maximum à la région à risque, le moindre carré ou une procédure équivalente pour réaliser une distribution pres- crite de la dose, l'énergie totale impartie à la cible et aux volumes à risques. Toutes . ces méthodes aboutissent généralement à des distributions des doses jugées supérieures à ceux des plans conventionnels de distribution de la dose. Cependant, le point final ne correspond pas nécessairement, à l'objectif pour un patient individuel du traitement. Dans certaines méthodes il est nécessaire d'utiliser des facteurs d'im- portance sans correspondance directe avec les paramètres biologiques. Les autres . sont dues à la possibilité d'utiliser des contraintes rigoureuses de dose qui, d'après
Sauer et coll. (1999), conduisent à la non-faisabilité de l'optimisation.
optimization. If many assumptions and parameters are not well justified, it is better to use more simplistic models that require a smaller number of parameters in which authors, such as Sauer et al., Have more confidence. In addition, simple models result in a simpler and faster numerical computation and they are able to converge easily to a global optimum. Various approaches have already been used, such as, for example, maximizing the minimum dose to the target, minimizing the maximum dose to the at-risk region, the least square, or equivalent procedure for achieving a prescribed dose distribution. total energy outsourced to the target and the volumes at risk. All. these methods generally result in dose distributions that are considered to be higher than those of conventional dose distribution plans. However, the end point does not necessarily correspond to the goal for an individual patient of the treatment. In some methods it is necessary to use factors of importance without direct correspondence with the biological parameters. Others . are due to the possibility of using stringent dose constraints which, according to
Sauer et al. (1999), lead to the non-feasibility of optimization.

Sauer et coll. ont en effet exploré dans leur travail une stratégie où les points de la dose dans la cible sont forcés de se situer entre la limite la plus faible et la plus élevée. Avec la limite la plus basse, la probabilité de contrôle tumoral est ajustable.  Sauer et al. have indeed explored in their work a strategy where the points of the dose in the target are forced to be between the lowest and the highest limit. With the lowest limit, the probability of tumor control is adjustable.

. Différents liens peuvent, si nécessaire, être attribués aux différents points de la cible. . Different links can, if necessary, be assigned to different points of the target.

La valeur de classe de n'importe quel point est ainsi minimisée, à l'intérieur d'une région à risque. Avec cette stratégie, une pondération entre le contrôle tumoral et la probabilité de complication du tissu normal est ainsi évitée. Si seulement un type de région à risque est pris en compte, aucun des paramètres dont les réponses pour les . spécifier ne sont généralement pas nécessaires. Deux groupes distincts : les méthodes stochastiques et les méthodes déterministes, telle que la programmation linéaire ou quadratique, sont utilisées par la plupart des équipes travaillant sur ce sujet. Bien que les méthodes déterministes soient plus rapides, il y a un risque que des valeurs dépendant de l'amorce de l'algorithme puissent converger uniquement . vers un minimum local. Cependant, Deasy a pu montrer que les fonctions objectives non convexes survenaient seulement si les contraintes dose-volume étaient de façon explicite prises en compte.  The class value of any point is thus minimized, within a risk region. With this strategy, a weighting between the tumor control and the probability of complication of the normal tissue is thus avoided. If only one type of risk region is taken into account, none of the parameters whose responses for. specify are not usually necessary. Two distinct groups: stochastic methods and deterministic methods, such as linear or quadratic programming, are used by most teams working on this topic. Although deterministic methods are faster, there is a risk that algorithm-dependent values may only converge. to a local minimum. However, Deasy was able to show that non-convex objective functions only occurred if dose-volume constraints were explicitly taken into account.

La tâche la plus importante est la définition, grâce à la construction d'une fonction objective, d'un objectif sensible du traitement. Il est évident que cette fonction doit comprendre des considérations radiobiologiques du tissu irradié. Une courbe sig-  The most important task is the definition, through the construction of an objective function, of a sensible goal of treatment. It is obvious that this function must include radiobiological considerations of the irradiated tissue. A curve

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moïde de réponse de la dose a été suggérée par de nombreux auteurs, en commen- çant par Holthussen, en 1936. Brahme et coll. ont, en vue de modéliser la réponse sigmoïde de la dose, appliqué les statistiques de Poisson. Le tissu peut être caractérisé par la valeur D50, dose aboutissant à une probabilité de 50 % de l'effet de la dose et au gradient y de la réponse de la dose au niveau de la dose D50. Une méthode qui prend en compte les inhomogénéités de la distribution de la dose doit en plus être appliquée. Kâllman et coll. ont suggéré d'autre part de définir une sérialité relative ou son opposé, la parallélité relative, d'un organe. Un organe en série est lésé si un sous-volume de cet organe est lésé, alors qu'un organe totalement mis en parallèle perd sa fonctionnalité complète si seulement tous les sous-volumes sont lésés. La physiologie complexe des organes vivants rend toutefois ceci difficile de modéliser de façon adéquate tous les effets possibles des radiations, et les données cliniques sont rares et peu sûres (exposés au danger) en même temps que biaisé. Un autre problème est le besoin de moyenner à D50 entre les différents patients ayant différentes radiosensibilités. L'applicabilité des deux fonctions en pente raide de réponse théorique et la dose aplatie atteinte en moyenne par les irradiations de cet organe pour un patient individuel est équivoque. Une dose aussi faible que possible est exécutée automatiquement. La valeur de tolérance où la probabilité de complication qui commence certainement à surgir doit être connue par le clinicien, afin de reconnaître, dans l'art actuel, les plans où aucun traitement curatif n'est possible. Ce cas est démontré pour une cible en forme de U, similaire à un volume cible de la tête et du cou. Pour un organe de type parallèle, il serait désirable d'appliquer, en vue de maximiser la région à dose faible, un paramètre de sérialité. De façon alternative, une relation simple de la réponse de dose peut être utilisée. Celle-ci est proportionnelle à la dose pour les faibles valeurs de dose et presque aplatie au-delà d'une dose seuil spécifiée. Si plus d'un type des régions vulnérables sont impli-quées, la sensibilité relative et les paramètres de sérialité peuvent être appliqués.  Dose response has been suggested by many authors, beginning with Holthussen, in 1936. Brahme et al. have, in order to model the sigmoid response of the dose, applied the Poisson statistics. The tissue can be characterized by the D50 value, a dose resulting in a 50% probability of the dose effect and a gradient of the dose response at the D50 level. A method that takes into account the inhomogeneities of the dose distribution must also be applied. Kallman et al. have suggested on the other hand to define a relative seriality or its opposite, the relative parallelity of an organ. A serial organ is injured if a subvolume of that organ is injured, while a fully paralleled organ loses its full functionality if only all subvolumes are damaged. The complex physiology of living organs, however, makes it difficult to adequately model all possible effects of radiation, and clinical data are scarce and unsafe (exposed to danger) at the same time as biased. Another problem is the need to average at D50 between different patients with different radiosensitivities. The applicability of the two functions in steep slope of theoretical response and the flattened dose reached on average by the irradiations of this organ for an individual patient is equivocal. A dose as low as possible is automatically performed. The value of tolerance where the probability of complication that certainly begins to arise must be known by the clinician, in order to recognize, in current art, the plans where no curative treatment is possible. This case is demonstrated for a U-shaped target, similar to a target volume of the head and neck. For a parallel-type member, it would be desirable to apply, in order to maximize the low dose region, a seriality parameter. Alternatively, a simple relation of the dose response can be used. This is proportional to the dose for low dose values and almost flattened beyond a specified threshold dose. If more than one type of vulnerable regions are implied, relative sensitivity and seriality parameters can be applied.

Alternativement les contraintes de la limite supérieure peuvent être assignées à chaque région. Ceci est démontré, pour une cible en forme de L entourée par des régions vulnérables qui correspondent au poumon et à la corde spinale, par Sauer et coll. (1999). Avec ces approches sophistiquées, les algorithmes d'optimisation peuvent être utilisés ensemble avec les paramètres cliniquement connus du tissu. Alternatively the constraints of the upper limit can be assigned to each region. This is demonstrated, for an L-shaped target surrounded by vulnerable regions that correspond to the lung and spinal cord, by Sauer et al. (1999). With these sophisticated approaches, optimization algorithms can be used together with the clinically known parameters of the tissue.

Ainsi des minima locaux multiples existent-ils dans presque chaque problème de planification coplanaire ou non-coplanaire de traitement. C'est pourquoi X. Wu et Zhu ont utilisé une méthode d'optimisation globale basée sur l'information tomogra- Thus multiple local minima exist in almost every problem of coplanar or non-coplanar planning. This is why X. Wu and Zhu used a global optimization method based on tomographic information.

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phique de la distribution des minima locaux pour découvrir tous les minima locaux et pour sélectionner celui qui est meilleur que le minimum global. Ils ont sélectionné au hasard N points et construit un graphe topographique, à partir duquel M points (M # N) initiaux sont sélectionnés pour lancer une recherche locale. Puisque chaque grain ponctuel est à un minimum local ou presque, les solutions trouvées par la recherche locale peuvent être utilisées comme des résultats finaux d'optimisation. Ils ont vérifié cet algorithme avec ceux obtenus par une méthode d'optimisation locale (programmation quadratique séquentielle). Les résultats montrent que cet algorithme est faisable et efficient (X. Wu et al, 2001). La planification du traitement est, selon . S. Webb (1993,1997), une partie très importante du système de traitement par radiations. De nombreux chercheurs sont en train de consacrer leurs efforts à ce domaine, et de nombreuses méthodes d'optimisation ont été utilisées pour résoudre les problèmes de distribution de doses. Sur la base des fonctions utilisées du coût de la planification du traitement de Radiothérapie, ils ont pu classifier ces méthodes . d'optimisation dans un des deux types : linéaire ou non-linéaire. Le planning simplex prôné par Rosen et coll. (1991) est, par exemple, une méthode de programmation linéaire la plus fréquemment utilisée. Les méthodes non-linéaires ne peuvent être davantage subdivisées, en fonction du coût, en programmation quadratique (Holmes and 2.5.1. Mackie, 1994) et autres méthodes de . programmation non convexes (S. Weeb 1993, 1997).  the distribution of local minima to discover all the local minima and to select the one that is better than the global minimum. They randomly selected N points and built a topographic graph, from which initial M points (M # N) are selected to start a local search. Since each point grain is at a local minimum or near minimum, the solutions found by local search can be used as final optimization results. They verified this algorithm with those obtained by a local optimization method (sequential quadratic programming). The results show that this algorithm is feasible and efficient (X. Wu et al, 2001). Treatment planning is, according to. S. Webb (1993, 1997), a very important part of the radiation treatment system. Many researchers are devoting their efforts to this area, and many optimization methods have been used to solve the problem of dose distribution. On the basis of the functions used of the cost of Radiotherapy treatment planning, they were able to classify these methods. optimization in one of two types: linear or non-linear. The simplex planning advocated by Rosen et al. (1991) is, for example, a most frequently used linear programming method. Nonlinear methods can not be further subdivided, according to cost, into quadratic programming (Holmes and 2.5.1 Mackie, 1994) and other methods. non-convex programming (S. Weeb 1993, 1997).

D'autre part, les méthodes peuvent être classifiées, sur la base du comportement de la recherche en deux types : déterministes (Nocedal, 1999) ou stochastiques (Kan
Rinnoy and Timmer, 1984). Les méthodes déterministes utilisent usuellement l'information du gradient et sont très populaires, puisqu'elles sont relativement sim- . pies à mettre en #uvre, faciles à utiliser, et elles fonctionnent mieux et de façon plus importante, dans la plupart des situations. Les méthodes stochastiques commencent habituellement à partir d'un point ou des points multiples de la région de recherche tirés au hasard. Des points d'essai sont générés, selon une certaine distribution également tirée au hasard (habituellement une distribution uniforme) sur la région de . recherche, et un meilleur point est usuellement accepté comme occupant un rang plus haut que d'autres points. Certaines opérations sont utilisées pour autoriser l'algorithme d'échapper à un minimum local. Les méthodes appartenant à cette classe partagent les inconvénients suivants : (a) - Le risque d'un minimum local, sans aucun moyen de savoir si la solution optimale a été trouvée ;
On the other hand, methods can be classified, based on the behavior of research in two types: deterministic (Nocedal, 1999) or stochastic (Kan
Rinnoy and Timmer, 1984). Deterministic methods usually use gradient information and are very popular, since they are relatively simple. They are easy to use and work better and more importantly in most situations. Stochastic methods usually start from a point or multiple points in the search region drawn at random. Test points are generated, according to a certain distribution also drawn at random (usually a uniform distribution) on the region of. search, and a better point is usually accepted as ranking higher than other points. Some operations are used to allow the algorithm to escape a local minimum. The methods belonging to this class share the following disadvantages: (a) - The risk of a local minimum, with no way of knowing if the optimal solution has been found;

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(b) - L'incertitude à propos de quand terminer l'algorithme ; (c) - Le temps d'exécution long et onéreux.  (b) - uncertainty about when to complete the algorithm; (c) - The long and expensive execution time.

Puisqu'en plus l'algorithme génétique doit maintenir une large population des solutions (chromosomes), la consommation de mémoire est élevée, et générer une population initiale est un processus qui traîne également en longueur. Un troisième schéma de classification des méthodes d'optimisation est basé sur la nature des solutions au problème et classifie ces méthodes soit comme des optimisations locales (Nocedal, 1999) ou globales (Floudas and Pardalos, 1992). Les méthodes plus déterministes sont celles d'optimisation locale. Bien que les méthodes stochastiques, telles que les techniques couvrant l'ensemble (Floudas and Pardalos, 1992), les méthodes de recherche au hasard (contrôlées ou directes pures) (Price, 1983), les méthodes basées sur les recherches locales multiples (multistart) (Zielinski, 1981 ; Boender et al, 1982 ; and Storey, 1994), et bien d'autres appartiennent égale- ment à cette classe. Ces méthodes globales sont rarement utilisées dans l'optimisation de la planification, selon X. Wu et Zhu (2001), de traitement de Radiothérapie. Since in addition the genetic algorithm must maintain a large population of solutions (chromosomes), memory consumption is high, and generating an initial population is a process that also lags in length. A third classification scheme of optimization methods is based on the nature of the solutions to the problem and classifies these methods as either local (Nocedal, 1999) or global optimizations (Floudas and Pardalos, 1992). The more deterministic methods are those of local optimization. Although stochastic methods, such as techniques covering the whole (Floudas and Pardalos, 1992), random search methods (controlled or pure direct) (Price, 1983), methods based on multiple local searches (multistart (Zielinski 1981, Boender et al., 1982 and Storey 1994), and many others also belong to this class. These global methods are rarely used in optimizing planning, according to X. Wu and Zhu (2001), of Radiotherapy treatment.

2.7.1. - Calcul des Optima locaux de la dose Pour un problème convexe, on peut prélever n'importe quel point de départ et faire une recherche locale à partir de ce point-là, et on est assuré d'obtenir la meilleure réponse absolue. Malheureusement la plupart des problèmes d'optimisation sont non-convexes et il y a beaucoup d'optima locaux. Ainsi, différents points de départ peuvent, pour les méthodes locales d'optimisation, résulter en des solutions finales tout à fait différentes. Pour trouver un bon point de départ, la plupart des chercheurs ont reconnu le problème et certains ont même recommandé de faire plusieurs tentatives (en essayant plusieurs fois, par exemple) pour trouver de tels bons points de départ. X. Wu et Zhu ne croient pas que les méthodes d'optimisation locale puissent être abandonnées, mais elles ne peuvent pas, pour des raisons d'efficacité de calcul, être en mesure de trouver encore et encore le même minimum local. Des leçons d'approches antérieures leur ont appris que l'espace de solution des problèmes d'orientation coplanaire était composé d'un grand nombre d'optima locaux (Haas, 1999). Nous croyons que presque tous les problèmes de planification de traitement (3-D) de Radiothérapie tri-dimensionnelle (comprenant les problèmes coplanaires et non-coplanaires) sont des problèmes à minima multiples, excepté pour quelques problèmes particulièrement simples et unimodaux. Ainsi, les méthodes usuelles descendant des gradients usuels ne sont pas bien adaptées à ce type de problème. Les auteurs croient, selon la classification d'un problème donné de Torn 2.7.1. - Calculation of Local Optima Dose For a convex problem, we can take any starting point and do a local search from that point, and we are sure to get the best absolute answer. Unfortunately most optimization problems are non-convex and there are a lot of local optima. Thus, different starting points can, for local optimization methods, result in quite different final solutions. To find a good starting point, most researchers recognized the problem and some even recommended making several attempts (trying several times, for example) to find such good starting points. X. Wu and Zhu do not believe that local optimization methods can be abandoned, but they can not, for reasons of computational efficiency, be able to find the same local minimum again and again. Lessons from earlier approaches have taught them that the coplanar orientation problem solving space is composed of a large number of local optima (Haas, 1999). We believe that almost all three-dimensional radiotherapy (3-D) treatment planning problems (including coplanar and non-coplanar problems) are at least multiple problems, except for some particularly simple and unimodal problems. Thus, the usual methods descending from the usual gradients are not well adapted to this type of problem. The authors believe, according to the classification of a given problem of Torn

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et coll. (1999), que la plupart de problèmes de planification de traitement de Radiothérapie sont soit faciles soit modérément difficiles et qu'il y a, dans des petits problèmes à plusieurs centaines de minima locaux et dans des problèmes modérément dimensionnées ou grands, de nombreux minima locaux. L'optimisation globale est bien adaptée, pour Wu et Zhu (2001), pour résoudre ces problèmes, mais nous restons convaincus quant à nous que la meilleure optimisation est celle qui supprime non seulement tout biais méthodologique de raisonnement mais aussi tout biais technique et technologique.  et al. (1999), that most problems with Radiotherapy treatment planning are either easy or moderately difficult and that, in small problems at several hundred local minima and in moderately sized or large problems, there are many minima. local. Global optimization is well adapted, for Wu and Zhu (2001), to solve these problems, but we remain convinced as for us that the best optimization is that which removes not only any methodological bias of reasoning but also any technical and technological bias. .

Nocedal présente, de son côté, une méthode globale d'un lien topographique unique à niveaux multiples, la méthode dite TMSL (= topographical multilevel singlelinkage), qui est basée sur un agglomérat des points pré-échantillonnés à partir de la région de recherche. Le but de Nocedal est double : utiliser l'information topographique sur la distribution des minima locaux pour sélectionner, en tant que solution finale des problèmes coplanaires ou non-coplanaires, le minimum global et fournir des solutions multiples à la sélection du traitement de Radiothérapie. Il compare cette méthode à la méthode d'optimisation locale (programmation quadratique séquentielle, SQP = Sequential quadratic programming). Nocedal presents, for its part, a global method of a single multilevel topographic link, the so-called TMSL (= topographical multilevel singlelinkage) method, which is based on an agglomerate of pre-sampled points from the search region. The purpose of Nocedal is twofold: to use topographic information on the distribution of local minima to select, as a final solution for coplanar or non-coplanar problems, the global minimum and provide multiple solutions to the selection of radiotherapy treatment. He compares this method with the local optimization method (sequential quadratic programming, SQP = Sequential quadratic programming).

L'essentiel pour le calcul des distributions de fluence de photon de la Radiothérapie à intensité modulée (IMRT) est l'usage d'une fonction objective appropriée. La fonction objective devrait refléter les objectifs cliniques de contrôle tumoral et de faible probabilité d'effet secondaire. Les paramètres radiobiologiques individuels pour les organes du patient ne sont pas encore disponibles aujourd'hui avec une exactitude suffisante. Certains inconvénients majeurs de certaines méthodes courantes d'optimisation comprennent une incapacité pour les paramètres d'entrée arbitraires et/ou un besoin, en tant que solution finale des problèmes coplanaires ou non-coplanaires, à converger vers une solution en vue de guider l'optimisation, d'une entrée utilisateur intensive. Dans le travail de Wu et Zhu (2001), par exemple, une méthode d'optimisation forcée étroitement liée aux objectifs cliniques demandés, en évitant les inconvénients mentionnés ci-dessus, a été mise en #uvre et testée. Dans un prototype de planification de traitement à l'IMRT, le contrôle tumoral a été garanti par ces auteurs en mettant en place une limite la plus basse pour la dose cible. De façon à ce que l'objectif d'une faible complication soit rempli, en minimisant la dose aux organes à risque. Si un type seulement de tissu est impliqué, il n'y a pas de nécessité absolue des paramètres radiobiologiques. Pour les différents organes, la dose seuil ou la sérialité relative des organes ou encore la The key to calculating the photon fluence distributions of Modulated Intensity Radiation Therapy (IMRT) is the use of an appropriate objective function. The objective function should reflect the clinical objectives of tumor control and low probability of side effects. Individual radiobiological parameters for the patient's organs are not yet available today with sufficient accuracy. Some major drawbacks of some common optimization methods include a failure for arbitrary input parameters and / or a need, as a final solution for coplanar or non-coplanar problems, to converge on a solution to guide the user. optimization, intensive user input. In the work of Wu and Zhu (2001), for example, a forced optimization method closely related to the clinical objectives requested, avoiding the disadvantages mentioned above, was implemented and tested. In a prototype treatment planning at IMRT, tumor control was guaranteed by these authors by setting up a lower limit for the target dose. So that the goal of a low complication is met by minimizing the dose to organs at risk. If only one type of tissue is involved, there is no absolute necessity for radiobiological parameters. For the different organs, the threshold dose or the relative seriality of the organs or the

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limite supérieure de dose pouvait être placée. Tous les paramètres étaient toutefois optimaux, et pouvaient être omis. Les contraintes Dose-Volume n'étaient pas utilisées, en évitant, dans la fonction objective, la possibilité des minima locaux.  upper limit of dose could be placed. All parameters, however, were optimal, and could be omitted. Dose-Volume constraints were not used, avoiding, in objective function, the possibility of local minima.

L'approche était repérée grâce à la simulation de l'ensemble de la tête et du cou et d'un cas pulmonaire. Un fantôme cylindrique avec distribution de la dose des faisceaux en pinceau individuels précalculée a été utilisé. La dose aux régions à risque pouvait être produite de façon significative pour un gain supplémentaire seulement mineur. La stérilité relative des organes fut modérée grâce à l'usage d'exposant ajouté à la dose. Cette approche augmentait cependant de façon signifi- . cative le temps de calcul. L'alternative de placer une limite supérieure est beaucoup plus rapide et autorise un contrôle direct de la dose maximale. L'optimisation forcée garantirait une probabilité élevée de contrôle tumoral, elle serait par le calcul plus efficiente que d'ajouter des termes de handicap à la fonction objective, et les paramètres d'entrée sont des limites de dose connue en pratique clinique (Wu and . Zhu, 2001).  The approach was identified through the simulation of the entire head and neck and a pulmonary case. A cylindrical phantom with dose distribution of the precomputed individual brush bundles was used. The dose to risk regions could be significantly produced for only minor additional gain. The relative sterility of the organs was moderated by the use of exponent added to the dose. This approach, however, increased significantly. the calculation time. The alternative of placing an upper limit is much faster and allows direct control of the maximum dose. Forced optimization would ensure a high probability of tumor control, it would be calculated more efficiently than adding disability terms to the objective function, and the input parameters are known dose limits in clinical practice (Wu and Zhu, 2001).

2. 7.2. - Contrôle de qualité, vérification et documentation de la délivrance de la dose
Les protocoles détaillés de contrôle de qualité (QC) sont aujourd'hui une nécessité pour les services de Radiothérapie modernes. Les protocoles de QC établis pour les . systèmes de planification de traitement (TPS = Treatment Planning Systems) ne comprennent pas des recommandations sur les caractéristiques du traitement tridimensionnel (3-D), tels que les histogrammes volume dose (DVH), mises en avant. Penitsa et coll. (1998) ont mis au point un protocole de test sur les caractéristiques des DVH. Ce protocole évalue la compatibilité de calcul de DVH . avec la distribution de dose calculée par le même TPS, en comparant les paramètres de DVH avec les valeurs obtenues par les distributions d'isodoses. Les paramètres de calcul (telle que la dimension de la grille de calcul) appliqués durant les tests au
TPS ne sont pas fixés mais posés, comme si le test représentait un cas clinique typique, par l'utilisateur. Six TPS commerciaux ont été examinés avec ce protocole, . par ces auteurs dans une structure de l'ossature du EC project Dynarad (Biomed I).
2. 7.2. - Quality control, verification and documentation of the delivery of the dose
Detailed quality control (QC) protocols are now a necessity for modern radiotherapy services. QC protocols established for. Treatment planning systems (TPS) do not include recommendations on three-dimensional processing characteristics (3-D), such as volume dose histograms (DVH), highlighted. Penitsa et al. (1998) developed a test protocol on the characteristics of DVH. This protocol evaluates the computational compatibility of DVH. with the dose distribution calculated by the same TPS, by comparing the DVH parameters with the values obtained by the isodose distributions. Calculation parameters (such as the dimension of the calculation grid) applied during the tests at
GSTs are not fixed but placed, as if the test represented a typical clinical case, by the user. Six commercial TPSs were examined with this protocol,. by these authors in a framework structure of the EC project Dynarad (Biomed I).

Les résultats d'intercomparaison prouvent une conformité de la plupart des résultats
DVH des TPS examinés avec les valeurs d'isodoses. Cependant, une attention spéciale devrait être tirée, selon Penitsa et coll. (1998), lorsqu'on travaille dans des conditions défavorables, telles que dans des régions des gradients de dose élevée.
Intercomparison results prove compliance of most results
DVH of TPS examined with isodose values. However, special attention should be drawn, according to Penitsa et al. (1998), when working under unfavorable conditions, such as in regions of high dose gradients.

Dans ces cas, des erreurs plus élevées sont spécialement dérivées lorsqu'un nombre  In these cases, higher errors are especially derived when a number

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insuffisant de points de calcul de dose est utilisé pour le calcul de DVH (Penitsa et al, 1998). D'où le problème statistique du contrôle de l'exactitude de la délivrance de la dose surtout en présence des biais de visée balistique.  insufficient dose calculation points are used for the calculation of DVH (Penitsa et al, 1998). Hence the statistical problem of controlling the accuracy of dose delivery, especially in the presence of ballistic aiming biases.

2.7.2.1. - Contrôle de l'exacti tude de la délivrance de la dose
Les systèmes de planification de traitement de Radiothérapie (TPS) de l'art sont certes en train d'évoluer rapidement vers des systèmes puissants des caractéristiques graphiques et de formalisation des calculs avancés qui permettent la réalisation des plans de traitement tridimensionnel (3-D) ne tenant toutefois pas compte de la mobilité relative de l'objectif et de sa variabilité en fonction du temps. Les program- . mes de calcul d'histogrammes Dose Volume (DVH) sont en effet en train d'être intégrés au TPS 3-D, comme outils standards d'évaluation du plan. Les DVHs ont la capacité de visualiser en un seul graphe l'information concernant les doses (par exemple, tumeur, organes sensibles), qui n'intègre pas la dimension temporelle dans son raisonnement. Cette particularité faciliterait, selon Drzymala et coll. (1991), la . détermination des caractéristiques du plan, tels que le niveau de la dose, l'uniformité de la dose ou les indésirables points chauds ou froids éventuels. Les DVHs sont, constate Webb (1997) cité par Penitsa et coll. (1998), également utilisés comme base de calcul des paramètres biologiques (notamment la probabilité de contrôle de la tumeur [TCP] et la probabilité de complication du tissu normal [NTCP], grâce aux . techniques de réduction d'histogrammes). Bien que les DVHs aient été reconnus comme des outils standards de la procédure d'évaluation des plans 3-D, leur performance n'a pas été évaluée, en particulier en fonction du temps, de façon complète. Des inexactitudes, inhérentes aux algorithmes et aux mises en place inappropriées des paramètres de calcul, peuvent introduire par ailleurs des erreurs . dans la procédure de traitement. La nécessité des procédures de contrôle de qualité [QC] complètes, qui pourraient garantir l'acceptation statistiquement significative des programmes DVH aux besoins du traitement, est évidente. Bien que divers protocoles de QC destinés en général aux procédures de radiothérapie (Kutcher et al, 1994) et au TPS (Van Dyk et al, 1993 ; 1995) aient été publiés, les procédu- . res de QC complet des TPS 3-D n'ont pas encore été complètement établies. C'est spécialement les traits caractéristiques les plus avancés tels que les DVH, qui, selon
Penitsa et coll. (1998), manquent de documentation sur ses procédures de QC.
2.7.2.1. - Control of the accuracy of dose delivery
Art Radiotherapy (TPS) treatment planning systems are indeed evolving rapidly towards powerful systems of graphic features and advanced calculation formalization that enable the realization of three-dimensional treatment plans (3-D) However, it does not take into account the relative mobility of the objective and its variability as a function of time. The programs. Dose Volume Histograms (DVH) are indeed being incorporated into TPS 3-D as standard plan evaluation tools. DVHs have the ability to visualize in a single graph information about doses (for example, tumor, sensitive organs), which does not integrate the temporal dimension in its reasoning. This feature would facilitate, according to Drzymala et al. (1991), the. determination of the characteristics of the plan, such as the level of the dose, the uniformity of the dose or the undesirable hot or cold spots. DVHs are, says Webb (1997) cited by Penitsa et al. (1998), also used as a basis for calculating biological parameters (notably the probability of tumor control [TCP] and the probability of complication of normal tissue [NTCP], thanks to the techniques of reduction of histograms). Although DVHs have been recognized as standard tools in the 3-D plan evaluation procedure, their performance has not been evaluated, particularly over time, in a comprehensive manner. Inaccuracies inherent in inappropriate algorithms and implementations of the calculation parameters may also introduce errors. in the treatment procedure. The need for comprehensive QC procedures, which could ensure the statistically significant acceptance of DVH programs for treatment needs, is evident. Although various QC protocols, generally for radiotherapy procedures (Kutcher et al., 1994) and TPS (Van Dyk et al., 1993; Full 3-D TPS QC res have not yet been fully established. It is especially the most advanced features such as DVH which, according to
Penitsa et al. (1998), lack documentation on its QC procedures.

C'est pourquoi Penitsa et coll. ont tenté de mettre en place une série des tests de QC pour les programmes de calcul de DVH. Les tests présentés ont été réalisés dans une . action concertée de 3 années (i.e. 1994-7) des 32 institutions réunissant 14 pays  This is why Penitsa et al. have attempted to set up a series of QC tests for DVH computation programs. The tests presented were performed in one. concerted 3-year action (i.e. 1994-7) of the 32 institutions bringing together 14 countries

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européens, dans le cadre de l'EC project Dynarad (Biomed 1 Programme). Le Dynarad (le Development and Standardization of New Dynamic Radiotherapy Techniques ) a, entre autres, étudié les procédures de contrôle de qualité des systèmes de planification du traitement 3-D (Rosenwald, 1995a, b). Les TPS ont été évalués suivant un protocole de test qualitatif qui évaluait les particularités de calcul de la dose, telle que la contamination électronique, la correction des blocs, la correction d'hétérogénéités, le manque de matériau de diffusion, la combinaison de l'hétérogénéité et des blocs (Dynarad 1996 ; Panitsa et al, 1997). Deux protocoles complémentaires à ce qui précède de test, évaluant de plus les faisceaux non-coplanaires et les calculs de DVH ont été développés (Dynarad 1997; Panitsa et al, 1996).  in the framework of the EC project Dynarad (Biomed 1 Program). The Dynarad (Development and Standardization of New Dynamic Radiotherapy Techniques) has, among other things, studied the quality control procedures of 3-D treatment planning systems (Rosenwald, 1995a, b). GSTs were evaluated according to a qualitative test protocol that evaluated the dose calculation features, such as electronic contamination, block correction, heterogeneity correction, lack of diffusion material, combination of heterogeneity and blocks (Dynarad 1996, Panitsa et al, 1997). Two complementary protocols to the above test, further evaluating non-coplanar bundles and DVH calculations have been developed (Dynarad 1997, Panitsa et al, 1996).

C'est ainsi que ce protocole QC évaluant toutes ces caractéristiques a été développé et a circulé à l'intérieur des institutions participant à l'EC project Dynarad, dont le protocole de test DVH peut être une partie d'un processus complet de QC évaluant la performance de TPS 3-D. L'application des telles procédures de QC serait cruciale pour la qualité globale du traitement. Le protocole de test proposé viserait à évaluer la compatibilité des calculs de DVH avec la distribution de la dose produite par le même TPS sans évaluations de la précision balistique. Ceci est réalisé en comparant les résultats des DVH avec les valeurs obtenues à partir des distributions théoriques d'isodoses. Par conséquent, le protocole de test DVH ne requiert pas d'autres données mesurées que celles de la librairie des données du faisceau de l'utilisateur et pas même des données anatomiques actualisées. C'est donc un protocole facilement suivi par n'importe quel centre souhaitant évaluer la performance et les limitantes de son programme de calcul de DVH mais dont la précision de visée balistique ne serait pas statistiquement significative. Les procédures standards ont été proposées afin de faciliter à l'utilisateur d'appliquer les tests et de permettre l'extraction des résultats, lorsque le protocole est utilisé pour des intercomparaisons de TPS. L'application du protocole à six TPS commerciaux a sinon prouvé, d'après Penitsa et coll. (1998), que la convivialité de l'utilisateur du protocole est donnée par l'opportunité d'évaluer la performance et les limites de quelques-uns des TPS les plus communs en Europe. Thus this QC protocol evaluating all these features was developed and circulated within the institutions participating in the EC project Dynarad, whose DVH test protocol can be a part of a complete QC process evaluating the performance of TPS 3-D. The application of such QC procedures would be crucial for the overall quality of the treatment. The proposed test protocol would evaluate the compatibility of DVH calculations with the dose distribution produced by the same TPS without ballistic accuracy assessments. This is done by comparing the results of the DVH with the values obtained from the theoretical distributions of isodoses. Therefore, the DVH test protocol does not require any other measured data than that of the user's beam data library and not even updated anatomical data. It is therefore a protocol easily followed by any center wishing to evaluate the performance and the limitations of its DVH calculation program but whose accuracy of ballistic sighting would not be statistically significant. Standard procedures have been proposed to make it easier for the user to apply the tests and to allow retrieval of results when the protocol is used for intercomparisons of TPS. The application of the protocol to six commercial GSTs has otherwise proved, according to Penitsa et al. (1998), that the usability of the protocol's user is given by the opportunity to evaluate the performance and limitations of some of the most common GSTs in Europe.

Les résultats acquis avec le protocole de test des DVHs pourraient être visionnés avec des critères d'inexactitude acceptés dans des calculs de DVH, qui se conformeraient aux critères des calculs de planification du traitement, se trouvent même à moins de 5 %. Le Rapport 42 de l'ICRU (ICRU, 1987) recommande une The results acquired with the test protocol of the DVHs could be viewed with inaccuracy criteria accepted in DVH calculations, which would meet the criteria of the calculations of treatment planning, are even less than 5%. ICRU Report 42 (ICRU, 1987) recommends a

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incertitude inférieure à 2 % (ou moins de 2 mm dans le cas des régions de gradient de dose élevé) dans les calculs des TPS. D'autres auteurs, comme Brahme et coll.  uncertainty less than 2% (or less than 2 mm for high dose gradient regions) in GST calculations. Other authors, such as Brahme et al.

(1988), acceptent des incertitudes plus élevées. Ils acceptent par exemple 3 % pendant que Van Dyk et coll. (1993) recommandent une série des critères d'acceptabilité dépendant de la situation examinée (p. ex. de 2 % à 4 % pour les calculs 2-D de faisceau de photon). Il est également nécessaire de tenir compte des incertitudes liées aux résultats des mesures. La restriction principale réside, selon Penitsa et coll. (1998), dans l'exactitude avec laquelle les distributions d'isodoses sont calculées à laquelle s'ajoute celle par rapport à la topographie réelle de la lésion. Dans la plupart de TPS, les caractéristiques de calcul de la dose pour le calcul de DVH diffèrent de celles utilisées durant le calcul de la distribution de l'isodose qui sont assez élevée pour permettre l'extraction des résultats. Il y a également des incertitudes des procédures de mesure qui influencent l'exactitude de l'étude. Les incertitudes de la détermination des valeurs mesurées à partir de graphe des DVH et celles de la carte d'isodose sont en général jugées assez petites, dans l'étude de Penitsa et coll. (1988), accept higher uncertainties. For example, they accept 3% while Van Dyk et al. (1993) recommend a series of acceptability criteria depending on the situation under consideration (eg, 2% to 4% for 2-D photon beam calculations). It is also necessary to take into account the uncertainties related to the results of the measurements. The main restriction lies, according to Penitsa et al. (1998), in the accuracy with which the isodose distributions are computed, to which is added that with respect to the actual topography of the lesion. In most GST, the dose calculation characteristics for the DVH calculation differ from those used during the calculation of the isodose distribution that are high enough to allow extraction of the results. There are also uncertainties in the measurement procedures that influence the accuracy of the study. Uncertainties in the determination of values measured from DVH graphs and from the isodose map are generally considered relatively small, in the Penitsa et al.

(1998), pour être prises en considération comme négligeables par rapport à l'ordre de grandeurs des résultats. (1998), to be considered negligible in relation to the order of magnitude of the results.

La performance des algorithmes de DVH dépend des paramètres de calcul, telle que la technique d'échantillonnage et le nombre des points de calcul par volume (Drzy- mala et al, 1991 ; and Goitein, 1990 ; and Chin, 1993). Il est bien connu qu'un nombre élevé des points de calcul de dose peuvent garder à des niveaux faibles la variation de calcul de DVH. Il a été démontré que le nombre des points de calcul est un paramètre important pour la variation des régions de gradient de dose élevé. L'utilisateur, qui a adopté un nombre des points de calcul élevé (p. ex., Centres C, D, E), trouvait mieux les résultats que ceux qui avaient utilisé un petit nombre des points de calcul (p. ex. Centres A, B, F). D'autre part, le nombre des points de calcul ne semble pas affecter la variation dans les régions de gradient de dose faible. Dans ce cas, la technique d'échantillonnage, comme nous le verrons, semble être, du point de vue statistique, de très grande importance (Penitsa et al, 1998). The performance of the DVH algorithms depends on the computational parameters, such as the sampling technique and the number of calculation points per volume (Drzymala et al., 1991 and Goitein, 1990 and Chin, 1993). It is well known that a high number of dose calculation points may keep the variation in DVH calculation low. It has been shown that the number of computation points is an important parameter for the variation of the high dose gradient regions. The user, who has adopted a high number of computation points (eg, Centers C, D, E), found results better than those who had used a small number of computation points (eg Centers A, B, F). On the other hand, the number of computation points does not seem to affect the variation in the low dose gradient regions. In this case, the sampling technique, as we shall see, seems to be of great statistical importance (Penitsa et al, 1998).

Les TPS examinés ne peuvent pas, dans cette étude, être réellement comparés à d'autres puisque les différents paramètres de calcul (informatisation) ont été appliqués pour chacun d'eux. Les résultats d'un examen attentif sont seulement indicatifs des erreurs éventuelles qui s'appliquent, dans les conditions cliniques, au calcul des DVH. En général, les TPS examinés (réalisés), dans l'étude de Penitsa et coll., s'exécutaient en accord avec les résultats de la distribution des isodoses. Des  In this study, the GSTs examined can not really be compared to others since the different calculation parameters (computerization) have been applied for each of them. The results of a careful examination are only indicative of possible errors that apply, in clinical conditions, to the calculation of DVH. In general, the GST examined (performed) in the Penitsa et al. Study performed in agreement with the results of the isodose distribution. of the

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désaccords significatifs n'ont été observés que pour les cas du test Bl(gradient élevé de dose). Ces variations signifient une performance pauvre dans les régions de gradient de dose élevé, lorsque les DVH sont calculés pour des régions de gradient élevé de dose, soit pour l'investigation du plan soit pour la détermination d'autres paramètres (comme par exemple, le TCP et le NTCP) ; pourquoi l'usage d'un nombre élevé des points de calcul est recommandé, puisqu'il pourrait améliorer de façon significative l'exactitude. Le protocole de QC proposé peut être utilisé de manière à évaluer la validité des paramètres de défaut de calcul. Il est en plus néces- saire d'avoir, pour Penitsa et coll. (1998), une documentation suffisante sur les cara- . ctéristiques et les limites des programmes DVH, et de suivre un processus complet d'assurance de qualité pour le TPS.  Significant discrepancies were observed only for the cases of the Bl (high dose gradient) test. These variations mean poor performance in high dose gradient regions, when DVHs are calculated for high dose gradient regions, either for investigation of the plan or for determination of other parameters (such as TCP and the NTCP); why the use of a large number of calculation points is recommended, as it could significantly improve accuracy. The proposed QC protocol can be used to evaluate the validity of the calculation fault parameters. It is also necessary to have, for Penitsa et al. (1998), sufficient documentation on cara. features and limitations of DVH programs, and to follow a comprehensive quality assurance process for GST.

2.7.2.2. - Contrôle de mise en place du patient et d'exactitude de visée balistique
2.7.2.2.1. - Mise en place itérative du volume cible . Si la lésion ne peut être identifiée, au cours du traitement aux radiations et surtout de sa visée balistique de différentes incidences des faisceaux d'irradiation thérapeutique, avec leurs variances topographiques propres des incertitudes supplémentaires proviennent des erreurs quotidiennes de mise en place et des mouvements des organes qui peuvent, selon Lujan et coll. (1999), conduire à des . différences entre la distribution de la dose, sur un seul plan de traitement, et de la distribution réelle de la dose délivrée au patient. Deux approches primaires sont proposées dans la littérature pour tenir compte de ces incertitudes. L'approche traditionnelle qui mesure ou estime l'ampleur de l'incertitude de mise en place ainsi que la mobilité d'organe et ajoute des marges positives autour d'un volume cible cli- . nique (CTV) pour former un volume cible prévisionnel de planification (PTV). La dose est calculée sur un modèle statique de patient et prescrite au PTV, avec l'intention que la dose réelle délivrée au CTV soit équivalente à la distribution de la dose prédite. Cette approche d'expansion (anticonformationnelle) de la marge ne prend pas en compte les différences entre la distribution de la dose prédite et la . distribution de la dose réelle délivrée pour les tissus normaux proches du CTV. La seconde approche comprend des marges d'erreurs et incorpore directement les incertitudes dans les calculs de dose, donnant par là une prédiction jugée plus complète et exacte de la distribution de la dose délivrée aux deux types de tissus ensemble, le volume tumoral et les tissus normaux.
2.7.2.2. - Patient placement control and ballistic sighting accuracy
2.7.2.2.1. - Iterative implementation of the target volume. If the lesion can not be identified, during the radiation treatment and especially its ballistic aim of different incidences of therapeutic radiation beams, with their own topographical variances additional uncertainties come from the daily errors of setting up and movements of organs that can, according to Lujan et al. (1999), lead to. differences between the dose distribution, on a single treatment plan, and the actual distribution of the dose delivered to the patient. Two primary approaches are proposed in the literature to take into account these uncertainties. The traditional approach that measures or estimates the magnitude of uncertainty of establishment as well as organ mobility and adds positive margins around a cli- target volume. (CTV) to form a forecast planning target volume (PTV). The dose is calculated on a static patient model and prescribed for PTV, with the intention that the actual dose delivered to the CTV is equivalent to the predicted dose distribution. This margin expansion (anticonformational) approach does not take into account the differences between the predicted dose distribution and the. distribution of the actual dose delivered for normal tissues close to CTV. The second approach includes error margins and directly incorporates uncertainties into dose calculations, thereby providing a more complete and accurate prediction of the dose distribution delivered to the two tissue types together, tumor volume and tissues. normal.

Des erreurs au hasard de la mise en place, utilisant un modèle statique de la  Random errors of setting up, using a static model of the

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distribution de la dose calculée pour un patient par tomographie calculée (CT), peuvent ainsi conduire à une prédiction erronée. De recalcul multiple de distribution de la dose, couvrant la gamme attendue des positions du patient, procure une manière d'estimer le déroulement du traitement. Cependant, du fait de la nature statistique des incertitudes de mise en place, beaucoup des déroulements de traitement doivent être simulés pour calculer une distribution des valeurs de la dose moyenne délivrée à un patient. Ainsi, les méthodes directes de simulation peuvent être consommateurs de temps et pourraient être impraticables pour les applications de planification du traitement clinique en routine. D'autres méthodes ont été propo- , sées pour calculer efficacement, via une convolution de distribution de dose (calculée sur un modèle CT statique) et une fonction de distribution des probabilités (généralement gaussienne), qui décrit la nature de l'incertitude et la distribution des valeurs de la dose moyenne. Lujan et coll. étendent le calcul basé sur cette convolu- tion pour calculer la déviation standard #D(x,y,z) des résultats potentiels autour de . la distribution des valeurs de la dose moyenne, et ils caractérisent la signification statistique de cette quantité, en utilisant le théorème de limite centrale. La déviation standard fournit également, les limites de confiance de la distribution de la dose, et celles-ci peuvent être utilisées pour évaluer la stabilité du plan de traitement.  distribution of the calculated dose for a patient by computed tomography (CT), can thus lead to a false prediction. Multiple recalculation of dose distribution, covering the expected range of patient positions, provides a way to estimate the course of treatment. However, due to the statistical nature of the implementation uncertainties, many of the treatment runs must be simulated to calculate a distribution of the values of the average dose delivered to a patient. Thus, direct simulation methods may be time consuming and may be impractical for routine clinical treatment planning applications. Other methods have been proposed to compute efficiently, via a dose distribution convolution (computed on a static CT model) and a probability distribution function (usually Gaussian), which describes the nature of the uncertainty and the distribution of the values of the average dose. Lujan et al. extend the computation based on this convolution to compute the standard deviation #D (x, y, z) of potential outcomes around. the distribution of the values of the average dose, and they characterize the statistical significance of this quantity, using the central limit theorem. The standard deviation also provides the confidence limits of the dose distribution, and these can be used to evaluate the stability of the treatment plan.

Les méthodes basées sur une convolution de la distribution statique de la dose avec . une fonction (généralement gaussienne) représentant la distribution au hasard des incertitudes provenant de la mise en place et du mouvement des organes ont été proposées spécifiquement pour les sites pelviens (Leong, 1987 ; Kutcher et al, 1991 ; Chui et al, 1992 ; Hunt et al, 1993 ; et al, 1996). Lujan et coll. décrivaient, déjà en 1990, une méthode basée sur une convolution pour incorporer dans les calculs 3- . D de la dose les incertitudes provenant, du fait de la respiration, du mouvement intra-traitement des organes (Lujan et al, 1990). Ils ont ensuite généralisé cette méthode, en vue de la Radiothérapie, pour incorporer les incertitudes dues aux erreurs quotidiennes de mise en place dans les calculs 3-D de la dose. Ce faisant, ils décrivent quantitativement les différences potentielles entre les prédictions basées . sur la convolution de distribution réelle de la dose délivrée en un étalement fractionné fini du traitement. La validité de cette approche est confirmée, via des comparaisons avec des simulations directes, pour le traitement des tumeurs du foie.  The methods based on a convolution of the static distribution of the dose with. a function (usually Gaussian) representing the random distribution of uncertainties arising from the placement and movement of organs has been proposed specifically for pelvic sites (Leong, 1987, Kutcher et al, 1991, Chui et al, 1992; et al., 1993, et al., 1996). Lujan et al. described, already in 1990, a method based on a convolution to incorporate in calculations 3-. D of the dose the uncertainties resulting, because of the respiration, of the movement intra-treatment of the organs (Lujan et al, 1990). They then generalized this method, with a view to Radiotherapy, to incorporate the uncertainties due to daily errors of placement in the 3-D calculations of the dose. In doing so, they quantitatively describe the potential differences between the predictions based. on the actual distribution convolution of the delivered dose in a finite fractional spread of the treatment. The validity of this approach is confirmed, via comparisons with direct simulations, for the treatment of liver tumors.

Aussi, les effets sur le plan du traitement de ces incertitudes sont-ils rétrospective- ment analysés et les prescriptions de dose basées sur un protocole utilisé pour le . traitement dé la pathologie hépatique à l'Université de Michigan (Lawrence et al,  Thus, the treatment effects of these uncertainties are retrospectively analyzed and the dose requirements based on a protocol used for the treatment. hepatic pathology treatment at the University of Michigan (Lawrence et al,

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1990 ; Lawrence et al, 1992 ; et al, 1998).  1990 ; Lawrence et al, 1992; et al., 1998).

L'algorithme de base, pour convoluer les incertitudes de la mise en place avec une distribution statique de la dose, a été décrit antérieurement (Leong, 1987 ; et al, 1991 ; Chui et al, 1992 ; et al, 1993 ; et al, 1996). La méthode de convo- lution affecte un mouvement rigide du corps ; sans modification dans le contour externe du patient, et sans aucune déformation d'organes. L'étude de Lujan et coll., considère les incertitudes translationnelles au hasard, les forces de cisaillement le long des axes antéro-postérieur (AP), gauche-droite, et supéro- inférieur, de mise en place. Se basant sur une analyse rétrospective de Schewe et coll. (1996) de la mise en place du patient, Lujan et coll. (1999) ont postulé que les différentes translations le long de ces axes primaires sont indépendantes et que la nature des incertitudes translationnelles au hasard de la mise en place peuvent être arbitrairement caractérisées par des fonctions gaussiennes de distribution des probabilités. The basic algorithm, to convolve the uncertainties of placement with static dose distribution, has been previously described (Leong, 1987, et al, 1991, Chui et al, 1992, et al, 1993, et al. , 1996). The method of convolution affects a rigid movement of the body; without modification in the external contour of the patient, and without any deformation of organs. The study by Lujan et al., Considers random translational uncertainties, shear forces along the anteroposterior (AP), left-right, and superferior axes of placement. Based on a retrospective analysis of Schewe et al. (1996) of the placement of the patient, Lujan et al. (1999) postulated that the different translations along these primary axes are independent and that the nature of random translational uncertainties of implementation can be arbitrarily characterized by Gaussian probability distribution functions.

L'incertitude moyenne de la mise en place est supposée être égale à zéro pour tous les trois axes, et ils ont utilisé les dérivations standards de translation de l'étude de Schewe (#LR = 7,4 mm ; #AP = 4,9 mm ; #SI = 5,3 mm). The mean implementation uncertainty is assumed to be zero for all three axes, and they used the standard translational derivations of the Schewe study (#LR = 7.4 mm; #AP = 4, 9 mm, #SI = 5.3 mm).

2.7.2.2.2. - Incertitudes et importance des Coûts marginaux des actes de Radio thérapie Aujourd'hui le climat d'incertitude est surtout créé, dans un contexte de réduction budgétaire, par les coûts marginaux de développement des appareils de radiothé- rapie et la percée spectaculaire des nombreuses procédures thérapeutiques partici- pant aux-dits coûts marginaux, la nécessité de confronter non seulement les résultats de ces schémas thérapeutiques entre eux, mais également de les confronter aux questions d'assurance de qualité qui se posent à la Radiothérapie et qui semblent, si l'on en juge par l'éclosion d'articles plus que jamais à l'ordre du jour consacrés à des nouveaux concepts cliniques. Des nouvelles méthodes de thérapie aux radiations de haute précision, telle que la radiothérapie conformationnelle, celle à intensité modulée ou encore la radiothérapie tomographique ou tomothérapie, sont par exemple créditées d'un potentiel de pouvoir distribuer un rayonnement, à n'importe quel degré d'exactitude, aux tumeurs et aux tissus normaux. Si de telles méthodes sont justifiées, à la lumière de l'incertitude biologique et clinique, l'anatomie topographique et la physiopathologie de la tumeur les rendent plus discutables.  2.7.2.2.2. - Uncertainties and importance of the marginal costs of acts of radio therapy Today, the climate of uncertainty is mainly created, in a context of budget reduction, by the marginal costs of development of radiotherapy devices and the spectacular breakthrough of numerous procedures. the need to compare not only the results of these treatment regimens with each other, but also to confront them with the quality assurance issues that arise in radiotherapy and which seem, if Judging by the emergence of more than ever items on the agenda devoted to new clinical concepts. New methods of high-precision radiation therapy, such as conformal radiation therapy, modulated intensity radiation therapy, tomographic radiotherapy or tomotherapy, for example, are credited with the potential to be able to distribute radiation at any level of radiation. accuracy, tumors and normal tissues. If such methods are justified, in the light of biological and clinical uncertainty, the topographic anatomy and the physiopathology of the tumor make them more questionable.

Aussi discutables sont les méthodes de précision requérant plus de temps et du per- sonnel que ce à quoi on peut s'attendre dans une clinique fonctionnant constamment en personnel réduit ou à la limite des besoins minimaux du service. Ces incertitudes Doubtful are the precision methods that require more time and staff than can be expected in a clinic that runs constantly with small staff or the minimum service requirements. These uncertainties

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sont, par ailleurs, en rapport avec : - les résultats techniques d'immobilisation du patient et la prise en compte de mouvement incontrôlé des organes ; - les imprécisions de l'imagerie historique dans la détermination en différée du volume tumoral exact ; - la longueur de la période de planification et celle des temps de délivrance de la dose ; - les inhomogénéités de la dose et l'interprétation exacte des histogrammes dose- volume (DVH) ; - les procédures d'assurance de qualité ; la vérification et la documentation de la délivrance du faisceau ; - les inconnus biologiques comprenant la carcinogenèse, et la cinétique tumorale ; et enfin, - les considérations purement économiques.  are, moreover, related to: - the technical results of patient immobilization and the taking into account of uncontrolled movement of the organs; - the inaccuracies of historical imaging in the delayed determination of the exact tumor volume; - the length of the planning period and the timing of dose delivery; - the inhomogeneities of the dose and the exact interpretation of the dose-volume histograms (DVH); - quality assurance procedures; verification and documentation of beam delivery; - biological unknowns including carcinogenesis, and tumor kinetics; and finally, - purely economic considerations.

. Il serait déjà plus simple de supprimer la part importante d'incertitudes au lieu de passer l'essentiel de son temps à essayer à tout prix de s'assurer leur inocuité en les intégrant dans des formalismes compliqués du processus de calcul de la dose. Ce faisant, on élimine déjà la grande part liée aux erreurs cumulées dans différentes opérations de lissage et à leur conjonction au niveau du résultat global, faisant en . même temps l'économie de temps. Il faudrait par ailleurs ne pas se préoccuper de la fameuse marge de sécurité de ce qui déborde au niveau de la cible, dans la mesure où il existe toujours au niveau de la balistique du (es) d'irra- diation une zone de fuite et de pénombre correspondant à ce besoin d'une irradiation marginale accessoire ; marge dans laquelle, comme nous le savons, le nombre des . cellules tumorales présentes ne nécessiterait pas absolument que l'on utilise des gros moyens pour tuer une mouche, sans oublier que l'oxygénation passe par là pour maintenir longtemps au cours de l'étalement la radiosensibilité de la tumeur. . It would already be easier to suppress the large part of uncertainties instead of spending the majority of one's time trying at all costs to ensure their innocence by integrating them into complicated formalisms of the process of calculating the dose. In doing so, we are already eliminating the large part related to the errors accumulated in different smoothing operations and their conjunction at the level of the overall result, making in. same time saving time. Moreover, we should not worry about the famous safety margin of what is overflowing at the level of the target, since there is still in the ballistics of the irrational area a zone of flight and penumbra corresponding to this need of marginal marginal irradiation; margin in which, as we know, the number of. Tumor cells present would not necessarily require that one uses large means to kill a fly, not to mention that the oxygenation passes by there to maintain long during spreading the radiosensitivity of the tumor.

Sinon, on pourrait également, en ce qui concerne le but final de l'opération, le volu- me cible, agir sur des nouvelles exigences. Dans la perspective des budgets cons- . tants ou décroissants, l'étude de P. Dunscombe et coll. (1999) n'a-t-elle pas été entreprise pour explorer les effets économiques des changements des paramètres opérationnels sélectionnés à l'intérieur d'un programme de traitement aux radiations en utilisant les données financières du Northeastern Ontario Régional Cancer
Centre et un modèle pour pourvoir en personnel reconnu. Un prospectus commercial . a été utilisé pour calculer le coût d'un étalement des 18fractions de radiothérapie,
Otherwise, we could also, with regard to the final goal of the operation, the target volume, act on new requirements. From the perspective of the budgets. or decreasing, the study by P. Dunscombe et al. (1999) was not undertaken to explore the economic effects of changes in selected operational parameters within a radiation treatment program using Northeastern Ontario Regional Cancer data.
Center and a model to staff recognized. A commercial prospectus. was used to calculate the cost of spreading the 18 radiotherapy fractions,

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comprenant tous les processus préparatoires majeurs tels que la simulation et la planification de traitement. En utilisant ce prospectus et sur la base d'hypothèses explicites et raisonnables, comme le coût de la radiothérapie, la taille de l'installa- tion (p. ex. complément d'équipement) ainsi que les heures de diverses opérations, ont été calculé. Sur la base des hypothèses utilisées, le coût de la radiothérapie dans une installation traitant moins de 1. 600 patients par an environ commence à monter.  including all major preparatory processes such as simulation and treatment planning. Using this prospectus and on the basis of explicit and reasonable assumptions, such as the cost of radiation therapy, the size of the facility (eg, equipment complement) as well as the hours of various operations, have been calculated. Based on the assumptions used, the cost of radiation therapy in a facility treating less than approximately 1,600 patients per year starts to rise.

A 400 patients par an, un étalement coûte approximativement 50 % plus cher qu'une installation de 1. 600 patients par an. Des longues heures d'opération ne semblent pas générer des économies significatives si ce n'est aucune, lorsque les hypothèses . réalistes à propos de la durée de vie de la machine et des rémunérations des heures supplémentaires sont faites. Utilisant un prospectus pour simuler les modifications de programme de traitement aux radiations peut, selon P. Dunscombe et coll., être un outil pour rendre une décision importante, lorsque les effets des changements des paramètres opératoires peuvent être démontrés.  At 400 patients per year, spreading costs approximately 50% more than an installation of 1,600 patients per year. Long hours of operation do not seem to generate significant savings if it is none, when assumptions. Realistic about the life of the machine and overtime pay are made. Using a flyer to simulate radiation treatment program changes may, according to P. Dunscombe et al., Be a tool for making an important decision, when the effects of changes in operating parameters can be demonstrated.

. On sait par ailleurs avec les notions de qualité et de gestion de la qualité que si la qualité est l'aptitude d'un produit ou d'un service à satisfaire les besoins des utilisateurs. ou encore qu'elle est, selon la Norme ISO 8402, l'ensemble des caractéristiques d'une entité qui lui confèrent l'aptitude à satisfaire des besoins ex- primés et implicites , la Radiothérapie conformationnelle est donc ressentie aujour- . d'hui comme un besoin. Mais, la qualité c'est aussi comment satisfaire le client ?
Comment faire en sorte que le produit, le service ou le soin répondent aux attentes du client ? L'attente minimum d'un malade chronique c'est tout naturellement de passer moins de temps sur les lieux des ses soins et celle d'une institution serait le rendement d'un site : le nombre des malades par machine et par an serait dans ce . sens un bon indicateur d'une certaine rentabilité sans surcroît de charge de travail pour le personnel. Et tout ceci pour faire mieux au moindre coût. Devant l'accroissement considérable des coûts des soins de santé au cours des dernières décennies (et dans un système de remboursement global de soins de santé), le concept de coût-efficacité est un des éléments décisifs dans le choix politique d'une . stratégie donnée. En matière de santé, il faut y ajouter en plus les notions d'effica- cité, d'efficience, de sécurité et de gestion des risques. Tant il est vrai que l'assuran- ce de qualité impose une organisation et une méthodologie rigoureuse pour faire à priori la preuve que le produit, le service ou l'acte d'imagerie ou d'irradiation sera conforme à sa spécification. Il s'agit, en d'autres termes, de l'ensemble des actions . mises en place dans le but d'avoir confiance en l'obtention de la qualité en interne
. It is also known with the notions of quality and quality management that quality is the ability of a product or service to meet the needs of users. or that, according to ISO 8402, all the characteristics of an entity that confer on it the ability to satisfy expressed and implicit needs, conformational radiotherapy is therefore felt today. now as a need. But, quality is also how to satisfy the customer?
How to ensure that the product, service or care meets the customer's expectations? The minimum expectation of a chronic patient is naturally to spend less time on the site of his care and that of an institution would be the output of a site: the number of patients per machine and per year would be in this. meaning a good indicator of a certain profitability without additional workload for the staff. And all this to do better at the lowest cost. Given the dramatic increase in health care costs over the past decades (and in a global health care reimbursement system), the concept of cost-effectiveness is one of the decisive elements in the political choice of one. given strategy. In addition to health, the concepts of efficiency, effectiveness, safety and risk management must be added. It is true that quality assurance imposes a rigorous organization and methodology to make a priori proof that the product, service or act of imaging or irradiation will conform to its specification. This is, in other words, all actions. put in place in order to have confidence in obtaining quality internally

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(au sein du service) et en externe. La perspective et l'horizon temporel de la présente invention doivent donc être clairement spécifiés, dans la description ci-après. Le rapport coût efficacité est une mesure synthétique nécessitant une approche micro- économique, afin de déterminer les coûts réels (numérateur), et une mesure d'efficacité (utilité), prenant en compte les préférences des patients ou de la communauté (dénominateur), afin de permettre des comparaisons entre des interventions de natures différentes.  (within the service) and externally. The perspective and time horizon of the present invention should therefore be clearly specified in the description below. Cost effectiveness is a synthetic measure requiring a microeconomic approach, to determine actual costs (numerator), and a measure of effectiveness (utility), taking into account patient or community preferences (denominator), to allow comparisons between interventions of different natures.

L'arrière-fond de la réalisation de cette invention est donc de faire contre-feu à une conception de simulation du traitement qui utilise des artifices faisant inexorable- ment la somme des erreurs méthodologiques, à travers la notion de simulation virtuelle isolée, basée sur un différé, et cherche à rendre compte en théorie seulement d'une définition très précise du volume cible. Mais, le reste de la pratique ne gagne pour autant ni en exactitude ni en précision balistique ; ceci dans la mesure où la visée continue toujours à se faire à l'aveugle et à distance de la simulation vir- tuelle et de la coupe scanographique de planification du traitement, dans des conditions qui sont loin d'être celles de la clinique thérapeutique. La chose la plus importante pour la balistique c'est, quelle que soit la porte d'entrée ou l'angle de tir des particules radiantes et de leurs variances positionnelles respectives, d'être toujours dans le mille. Avoir toujours exactement la même porte d'entrée repérée à la peau ne prévient pas le mouvement imperceptible, comme la rotation sur soimême, les modifications sous l'influence des mouvements volontaires ou involontaires, de topographie de la lésion ainsi que, des translations même imperceptibles dans les trois axes de l'espace aucune précision, ne sert, à proprement parler, de visée balistique. Ceci est d'autant plus vraie lorsqu'on utilise, comme en stéréoradio- thérapie, deux faisceaux synchrones d'irradiation thérapeutique dont l'objectif précis n'est autre que l'interaction électromagnétique devant se produire exactement à l'intérieur d'un seul volume cible, unique objet d'intérêt évalué au jour le jour par la méthode statistique, à chaque mouvement avec son amplitude exacte de variation non seulement au plus près du mouvement physiologique mais aussi à chaque instant et à chaque fraction de traitement, tout au long de l'étalement. The background to the realization of this invention is therefore to make a counter-fire to a design of simulation of the treatment that uses artifices inexorably making the sum of the methodological errors, through the notion of isolated virtual simulation, based on a delay, and seeks to account in theory only for a very precise definition of the target volume. But the rest of the practice does not gain either in accuracy or in ballistic precision; This is because the aim continues to be blind and remote from the virtual simulation and the CT scan of treatment planning, in conditions that are far from those of the therapeutic clinic. The most important thing for ballistics is, regardless of the gateway or firing angle of the radiating particles and their respective positional variances, to always be on the ball. Having exactly the same entrance door marked to the skin does not prevent the imperceptible movement, such as rotation on oneself, modifications under the influence of voluntary or involuntary movements, topography of the lesion as well as even imperceptible translations. in the three axes of space no precision, serves, strictly speaking, ballistic aiming. This is all the more true when, as in stereoradio- therapy, two synchronous beams of therapeutic irradiation are used whose precise objective is none other than the electromagnetic interaction which must occur exactly within a target volume, the only object of interest evaluated daily by the statistical method, with each movement with its exact amplitude of variation not only closer to the physiological movement but also at each moment and at each fraction of treatment, all at along the sprawl.

2. 7.3. - Principe de stéréoradiothérapie Le pas décisif, dans cette optique, a été franchi dans l'utilisation des plusieurs faisceaux simultanés d'irradiation en thérapeutique par l'Ecole de Radiologie de Strasbourg (ERS, Recteur : Dr Christophe Mwanza Chabunda). De fait en matière d'événements majeurs en Radiothérapie image CT-guidée dynamique, en ce début 2. 7.3. - Principle of stereoradiotherapy The decisive step, from this point of view, has been taken in the use of several simultaneous beams of radiation in therapy by the Strasbourg School of Radiology (ERS, Rector: Dr. Christophe Mwanza Chabunda). In fact, in terms of major events in CT-guided dynamic image radiotherapy, in this beginning

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lu 21ème siècle, rien ne peut rivaliser avec le lancement de ce véritable concentré de ce qui se fait de mieux, cette technologie vraiment nouvelle de notre invention ntervient selon plusieurs démarches simultanées comportant l'irradiation en mégavoltage, l'imagerie en kilovoltage instantané et permanente, et la dosimétrie en tem- @s réel avec repérage constant du volume cible sur écran d'affichage scanographique associé à un contrôle et à une optimisation instantanés de ladite irradiation hérapeutique. Ces démarches permettent d'identifier instantanément tout problème éventuel relatif à la mise en place des différents faisceaux en même temps que les conditions optimales de visée de la cible précisément définie dans l'organisme du patient et conduisent, en cas de besoin, immédiatement et sans perte de temps aux )hases suivantes de correction balistique et de délivrance de la dose. Plus que amais, cette nouvelle invention incarne le summum de la radioscanographie :imultanée, voire de la cinéradioscanographie, associée à une dosimétrie en temps réel appliquée en cours de radiostéréothérapie par faisceaux externes synchrones multiples. Mais plus que jamais aussi, cette invention répond en même temps à l'une les aspirations les plus fondamentales de la Radiothérapie conformationnelle : la conjugaison jusque-là utopique de l'instantanéité de l'image visualisant le volume cible dans son environnement organique et ce faisant permet l'optimisation de la lélivrance de la dose, concrétisée en un dispositif combinant dans le même statif complexe deux têtes rotatives d'irradiation de mégavoltage à un système scanographique fixe à faisceau d'électrons produisant des rayons X de kilovoltage pour explorer en tranches multiples et en 3-D l'ensemble du volume cible irradié sur me base d'images non pas morphométriques de synthèse mais des images diagnostiques, telles qu'elles sont réalisées dans les trois dimensions de l'espace par l'importe quel scanner Imatron Fastrac à faisceau d'électron. tenant acte de cette évolution, nous souhaitons offrir cette fois-ci à la profession 'occasion d'un contrôle réel d'excellence scientifique de la pratique que la situation exposée ci-dessus impose à l'art et ceci à la mesure des moyens que nous venons uste de mettre, par exemple, à disposition non seulement dans notre invention brevetée n 01/01133qui allie une irradiation simultanée par deux faisceaux simultanés ;n miroir à des moyens diagnostiques permanents de contrôle de la cible et des contours externes, celui de la mise en place avec estimation statistique de leurs variabilités associées à une dosimétrie en ligne et en temps réel ; mais aussi comme nous le verrons plus loin dans la présente invention. Résoudre au cas par cas tous les problèmes, tout au long de l'étalement du traitement aux rayons, et trouver les  In the 21st century, nothing can compete with the launch of this true concentrate of what is best, this really new technology of our invention comes in several simultaneous steps involving megavoltage irradiation, instantaneous and permanent kilovoltage imaging and real-time dosimetry with constant tracking of the target volume on a CT display screen associated with instantaneous control and optimization of said therapeutic irradiation. These procedures make it possible to instantly identify any problem relating to the placement of the different beams together with the optimal targeting conditions of the precisely defined target in the patient's body and lead, if necessary, immediately and without loss of time at the subsequent ballistic correction and dose delivery hashes. More than amais, this new invention embodies the pinnacle of radioscanography: imultané, or even cinéradioscanographie, associated with a real-time dosimetry applied during radiation therapy by multiple synchronous external beams. But more than ever, this invention also meets one of the most fundamental aspirations of conformational radiotherapy: the hitherto utopian combination of the instantaneousness of the image visualizing the target volume in its organic environment and this allowing the optimization of dose delivery, concretized into a device combining in the same complex stand two rotating megavoltage irradiation heads to a fixed electron beam computed tomography system producing kilovoltage X-rays to explore in slices multiple and 3-D the whole of the target volume irradiated on the basis of images not morphometric synthesis but diagnostic images, as they are made in three dimensions of space by any Imatron scanner Fastrac with electron beam. Taking note of this evolution, we wish to offer this time to the profession 'an opportunity of a real control of scientific excellence of the practice that the situation exposed above imposes on art and this to the extent of the means that for example, we have made available not only in our patented invention No. 01/01133, which combines simultaneous irradiation with two simultaneous beams, n mirror to permanent diagnostic means of control of the target and external contours, that of the implementation with statistical estimation of their variability associated with online and real-time dosimetry; but also as we will see later in the present invention. Solve all problems on a case-by-case basis, while spreading the radiation treatment, and find

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solutions pertinentes aux problèmes de l'instant t, à l'instant t,, avec en gage la simultanéité de la réponse du radiothérapeute et du physicien par rapport à une situation que la simulation de planification doit certes pouvoir résoudre avec la banque des données mises en mémoire à la console de commande de l'ensemble du système de traitement, non seulement pour anticiper mais auissi pour adapter et ajuster en forçant un peu sur les différents paramètres variables de façon à optimiser à bon escient le traitement avec simulation clinique, en cours de traitement, qui anticipe les problèmes courants éventuels, . Une fois au lit du malade, il faut se rendre compte que les conditions changent ipso facto et qu'il faut s'adapter à chaque instant exactement aux nouvelles conditions, en alignant par exemple les axes optiques des faisceaux d'irradiation thérapeutique avec l'isocentre du système et le centre de la lésion.  solutions relevant to the problems of the moment t, at time t ,, with the pledge of the simultaneity of the response of the radiotherapist and the physicist with respect to a situation that the simulation of planning must certainly be able to solve with the bank of the data put in memory at the control console of the entire treatment system, not only to anticipate but to adjust and adjust by forcing a little on the different variable parameters so as to optimally optimize the treatment with clinical simulation, in progress treatment, which anticipates any current problems,. Once in the patient's bed, it is necessary to realize that the conditions change ipso facto and that it is necessary to adapt exactly to the new conditions exactly at each moment, by aligning for example the optical axes of the beams of therapeutic irradiation with the isocenter of the system and the center of the lesion.

Ce contrat technique ne pouvait donc s'élaborer sans envisager un moyen d'imagerie fixe, comme le scanner à faisceau d'électrons, intégré comme tel et sans autres adap- tations supplémentaires qu'une amélioration, dans le dispositif d'invention, du réseau à l'état solide de détection des rayons X. On conçoit aisément que le repérage constant par des méthodes d'examens diagnostiques aussi précises, aussi sensibles et aussi spécifiques que possible de tout problème éventuel surgissant en cours d'irradiation thérapeutique, soit d'un grand apport dans la sécurité et la précision de l'irradiation, amorçant ainsi l'évolution vers la scanoradiothérapie intelligente . Il s'agit là des méthodes statistiques d'évaluation associées aux moyens d'imagerie en temps réel très fiables. Nous nous sommes rendus compte qu'il devait être possible de construire un ordinateur automatique capable de reconnaître les chiffres (statistiques) et les situations de calculs simples. C'est le principe d'un estimateur scanographique appliqué à la présente invention. Bien qu'il ne disposât pour toute technologie que de quelques mécanismes d'horlogerie informatique, nous avons ainsi construit une machine différentielle à même d'élaborer des plans de traitement et de les exécuter au moyen des systèmes experts et avons finit par mettre au point dans la phase ultime essentielle, la machine analytique capable d'accepter des instructions et de les traiter ensuite conformé-ment à une série d'instructions et de séquences logiques d'ensemble. Une telle machine, capable de résoudre par ellemême divers problèmes spécifiques, aurait pu déjà assurer des fonctions identiques à celles d'un ordinateur moderne quelconque, mais l'art actuel s'est surtout orienté en direction des protocoles d'intervention sur des bases mécanistes assistés par ordinateur plutôt que par des méthodes électroniques automatisées et intelligentes. This technical contract could not therefore be developed without considering a fixed imaging medium, such as the electron beam scanner, integrated as such and without any other additional adaptations than an improvement, in the device of invention, of the solid-state X-ray detection network. It is easy to see that the constant identification by means of diagnostic examination methods that are as precise, as sensitive and as specific as possible to any problem that arises during therapeutic irradiation, is d a great contribution to the safety and the precision of the irradiation, thus initiating the evolution towards the intelligent CT scan. These are the statistical evaluation methods associated with very reliable real-time imaging means. We realized that it should be possible to build an automatic computer capable of recognizing simple numbers (statistics) and calculation situations. This is the principle of a CT estimator applied to the present invention. Although it had only a few computer clock mechanisms for any technology, we built a differential machine capable of developing processing plans and executing them using expert systems, and finally developed in the essential ultimate phase, the analytic machine capable of accepting instructions and then processing them according to a series of instructions and logical sequences of assembly. Such a machine, capable of resolving various specific problems by itself, could have already performed functions identical to those of any modern computer, but the present art has mainly been oriented towards the protocols of intervention on mechanistic bases. computer-assisted rather than automated and intelligent electronic methods.

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2.7.2.1. - Dispositif de stéréoradiothérapie
Ce dispositif dont la description complète a été faite dans le brevet n 01/01133 con- cerne en effet un premier dispositif intelligent de mesure instantanée en ligne de la dose sur base, selon l'un des modes de sa réalisation, des données scanographiques et de contrôle de délivrance d'un double faisceau synchrone des particules (photon, électrons, positrons, neutron, proton) et des procédés de mise en #uvre et de cont- rôle permanent du dispositif en état de marche, caractérisée en ce que, selon le mode de réalisation : accélérateur linéaire (linac), microtron, 60Co, etc. des collisions entre photons, entre électrons, entre électrons et positrons, voire entre neutrons et neutrons . entre protons et protons, entre protons et neutrons, etc., sont des interactions électromagnétiques produites pour augmenter le dépôt d'énergie intratissulaire, dans un volume cible encore plus précis, en réalisant ainsi dans ledit volume cible le nouveau concept de stéréoradiothérapie par deux faisceaux externes synchrones irradiant selon un plan de symétrie en miroir. Elle se caractérise égale-ment en ce . qu'elle utilise aussi bien le phénomène de freinage (bremsstrahlung) que celui de collision des particules avec pour objectif une majoration substantielle du dépôt d'énergie intra-tissulaire. Ledit dispositif Bilinac-Imatron concerne donc un système double et des procédés de sa mise en #uvre servant à irradier de façon thérapeutique associé à un dispositif d'interception des émissions de l'ensemble des paramètres, . dont l'invariabilité est de mise pour répondre à l'exigence d'une très grande précision. Ce double dispositif fait corps avec un scanner, Imatron Fastrac, à faisceau d'électrons. lui-même relié à une console de dosimétrie en temps réel destiné à coller exactement à l'objet à irradier par une estimation statistiquement significative permanente et la réalité sous-jacente n'étant pas, dans ce cas, une ima- . ge de composition vue en différé mais constitue bien l'instantané du moment ; ceci pour un meilleur contrôle d'excellence scientifique et de la qualité des actes de radiothérapie notamment au cours de l'IMSRT.
2.7.2.1. - Stereoradiotherapy device
This device, the complete description of which has been made in the patent No. 01/01133, relates to a first intelligent device for instantaneous on-line measurement of the dose on the basis, according to one of the modes of its implementation, of the CT and control system for the delivery of a double synchronous beam of particles (photons, electrons, positrons, neutrons, protons) and methods of implementation and permanent control of the device in working order, characterized in that, according to the embodiment: linear accelerator (linac), microtron, 60Co, etc. collisions between photons, between electrons, between electrons and positrons, and even between neutrons and neutrons. between protons and protons, between protons and neutrons, etc., are electromagnetic interactions produced to increase the intratissular energy deposition, in an even more precise target volume, thus realizing in the target volume the new concept of two-beam stereoradiotherapy external synchronous radiating in a plane of mirror symmetry. It is also characterized in this. that it uses both the phenomenon of braking (bremsstrahlung) and that of collision of the particles with the aim of a substantial increase in the intra-tissue energy deposition. The Bilinac-Imatron device thus relates to a dual system and methods of its implementation for radiating therapeutically associated with a device for intercepting emissions of all parameters,. whose invariability is required to meet the requirement of very high precision. This dual device is embodied by a scanner, Imatron Fastrac, with electron beam. itself connected to a dosimetry console in real time to exactly stick to the object to be irradiated by a statistically significant permanent estimate and the underlying reality is not, in this case, an ima-. age of composition seen offline but is the snapshot of the moment; this for a better control of scientific excellence and the quality of radiotherapy acts, especially during the IMSRT.

2.7.3.2. - l'IMSRT
Le dispositif dit Bilinac-Imatron concerne, dans un des modes de sa réalisation, que . nous avons décrit pour la simplification de la présentation sous sa seule forme de collisionneur linéaire (type J.L.C.), caractérisé en ce qu'un accélérateur linéaire (microtron) à double guide d'ondes synchronisé pour accélérer et débiter des particules qui entrent en collision au sein d'un volume tissulaire organique donné dit zone d'interaction électromagnétique. Au centre du statif un tunnel occupé par un lit d'examen scanographique et d'irradiation, au moyen des deux faisceaux externes
2.7.3.2. - the IMSRT
The device called Bilinac-Imatron concerns, in one of the modes of its realization, that. we have described for the simplification of the presentation in its only form of linear collider (type JLC), characterized in that a linear accelerator (microtron) synchronized double waveguide to accelerate and debit particles that collide at within a given organic tissue volume said electromagnetic interaction zone. In the center of the stand a tunnel occupied by a scanner and irradiation examination bed, by means of two external beams

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synchrones soit des photons X, soit d'électrons, soit d'électrons d'une part et de positrons de l'autre. Selon les besoins de la dosimétrie, ces faisceaux peuvent être de même énergie ou intensité spectrale ou avoir des asymétries d'énergie pondérées à volonté pour influer sur la forme des isodoses, dans le volume cible ; et finalement fournir un type nouveau de modulation dans le temps et dans l'espace de l'intensité des deux faisceaux, l'IMSRT (Intensity-Modulated Stéréo Radiation Therapy), comprenant l'IMRT, l'IMAT et un mélange des ces deux techniques des champs fixes et d'arc-thérapie. L'interaction électromagnétique des faisceaux s'effectue avec une symétrie en miroir des deux têtes d'irradiation thérapeutique. La symétrie . par plan miroir utilisée ici est la plus naturelle. Elle est également la plus fondamentale, car en jouant avec deux miroirs on obtient toutes les autres opérations de symétrie spatiales : la rotation (intersection des deux plans miroirs), la translation qui peut être décrite par deux réflexions successives, etc., notamment en vue de l'escalade de dose.  synchronous X-photons, or electrons, or electrons on the one hand and positrons on the other. Depending on the needs of the dosimetry, these beams can be of the same energy or spectral intensity or have energy asymmetries weighted at will to influence the shape of the isodoses, in the target volume; and finally provide a new type of modulation in the time and space of the intensity of the two beams, Intensity-Modulated Stereo Radiation Therapy (IMSRT), including IMRT, IMAT and a mixture of these two. fixed field and arc therapy techniques. The electromagnetic interaction of the beams is carried out with mirror symmetry of the two therapeutic irradiation heads. The symmetry . by mirror plan used here is the most natural. It is also the most fundamental, because by playing with two mirrors we obtain all the other spatial symmetry operations: the rotation (intersection of the two mirror planes), the translation that can be described by two successive reflections, etc., especially in view dose escalation.

. 2.7.3.3. - Principes d'escalade de la dose, en stéréoradiothérapie
Postulons que nous somme en présence de n cibles micro-dosimétriques moléculaires. L'analyse combinatoire et la théorie dite de la cible multiple n peuvent, en fonction de la densité de dépôt d'énergie, s'appliquer à notre dispositif pour deux caractères : destruction (D) et réparation (R) cellulaires.
. 2.7.3.3. - Principles of dose escalation, in stereoradiotherapy
Let us postulate that we are in the presence of n micro-dosimetric molecular targets. Combinatorial analysis and so-called multiple-target theory n can, depending on the density of energy deposition, apply to our device for two characters: destruction (D) and cellular repair (R).

> Pour une augmentation de Pl, probabilité de contrôle tumoral : il faut que D l'emporte sur R > Pour une diminution de P2, probabilité de complication du tissu non tumoral : il faut que R l'emporte sur D
2. 7.3.3.1. - Densité de dépôt d'énergie et rendement quantique d'irradiation simultanée à faisceaux externes multiples
1. - Interaction électromagnétique par convergence des deux faisceaux simultanés
Le cas d'utilisation des deux faisceaux simultanés, tel qu'en Stéréoradiothérapie, avec symétrie en miroir conduit à une probabilité de destruction accrue, en raison de la forte densité de dépôt d'énergie, dans les zones d'interactions électromagnétiques . des deux faisceaux en miroir au sein de la lésion de l'ordre de P1 = ((n)2)1. D/R.F + Diffusion de Coulomb, si F représente le nombre de fractions ou la durée d'étalement en jours. Des effets causés par les réactions nucléaires sont évalués, comprenant la dose accrue du fait de la production de neutrons et de la radioactivité induite résultant en un facteur d'efficacité biologique relative (relative biological
> For an increase of P1, probability of tumor control: D must prevail over R> For a decrease in P2, probability of non-tumor tissue complication: R must prevail over D
2. 7.3.3.1. - Energy deposition density and simultaneous irradiation quantum yield with multiple external beams
1. - Electromagnetic interaction by convergence of two simultaneous beams
The case of using two simultaneous beams, such as stereoradiotherapy, with mirror symmetry leads to an increased probability of destruction, due to the high density of energy deposition, in the areas of electromagnetic interactions. of the two mirrored beams within the lesion of the order of P1 = ((n) 2) 1. D / RF + Diffusion of Coulomb, if F represents the number of fractions or the spread duration in days. Effects caused by nuclear reactions are evaluated, including increased dose due to neutron production and induced radioactivity resulting in a relative biological effectiveness factor (relative biological

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effectiveness, RBE) augmentée d'un facteur supérieur à 1,03. Sachant toujours que la diffusion représente le flux des particules secondaires.  effectiveness, RBE) increased by a factor greater than 1.03. Always knowing that diffusion represents the flow of secondary particles.

*2. - Interaction électromagnétique par convergence des 11faisceaux simultanés Dans le cas de onze faisceaux simultanés qui ont, deux par deux, dix combinaisons possibles des plans de symétrie en miroir de la présente invention. * 2. Electromagnetic Interaction by Convergence of Simultaneous Beams In the case of eleven simultaneous beams which have, two by two, ten possible combinations of the mirror symmetry planes of the present invention.

Ce qui donne P1 = ((n)2)10. D/R.F + Diffusion de Coulomb.  Which gives P1 = ((n) 2) 10. D / R.F + Diffusion of Coulomb.

La balistique correcte s'effectue de façon à laisser complètement en dehors de la zone d'interaction électromagnétique toutes les structures environnantes appartenant aux tissus sains où on rencontre à chaque fois un seul faisceau, dont le potentiel et la densité de dépôt d'énergie sont, comme dans l'irradiation traditionnelle exposée ciaprès, relativement très faibles. The correct ballistics is carried out in such a way as to leave completely all the surrounding structures belonging to the healthy tissues completely outside the electromagnetic interaction zone, where a single beam is encountered each time, whose potential and density of energy deposition are , as in the traditional irradiation exposed hereafter, relatively very weak.

D'où P2 = n . D/R.F + Diffusion de Coulomb (faible).  Hence P2 = n. D / R.F + Diffusion of Coulomb (weak).

3. - Trans-action d'un seul faisceau conventionnel avec un milieu tissulaire traversé La diffusion de Coulomb est ici négligeable, excepté à des énergies radiantes très élevées < 20 MeV. La participation à la dose est ici, contrairement à l'Interaction électromagnétique, exposée ci-dessus, un élément essentiel du processus traditionnel de trans-action électromagnétique. En ne voyant dans la transaction , comme nous l'avons fait jusqu'à présent, qu'un courant d'énergies radiantes qui traverse, d'une part, les éléments selon des mécanismes internes bien établis (dépôt par atté- nuation en profondeur et diffusion unidirectionnelle) de même sens que la fluence du faisceau. 3. - Transaction of a single conventional beam with a crossed tissue medium Coulomb diffusion is negligible here, except at very high radiant energies <20 MeV. Dose participation is here, unlike Electromagnetic Interaction, discussed above, an essential element of the traditional electromagnetic trans-action process. By not seeing in the transaction, as we have done until now, a current of radiant energies which passes, on the one hand, the elements according to well-established internal mechanisms (deposition by deep attenuation and unidirectional diffusion) in the same sense as the fluence of the beam.

En revanche en Radiochirurgie cérébrale, par exemple, le terme F = 1 En StéréoRadiothérapie, le terme F = ~ 12 - 15 j max ( deux semaines). Le maximum des effets de dose se produit au sein de la lésion plutôt qu'à la périphérie. In contrast, in cerebral radiosurgery, for example, the term F = 1 in StereoRadiotherapy, the term F = ~ 12 - 15 days max (two weeks). The maximum dose effects occur within the lesion rather than the periphery.

Tandis qu'en PolystéréoRadiothérapie, le terme F = 3 - 5 j (une semaine de traitement max). Là où la Radiothérapie conventionnelle procède avec F = 22 - 30 séances (3 à 4 semaines) voire plus le nombre des fractions a naturellement tendance à se réduire. Le maximum des effets de dose se produit, dans le cas de l'irradiation classique, au niveau de la porte d'entrée du faisceau incident unique et s'atténue en fonction de la profondeur. Ce qui a pour conséquence de pouvoir handicaper énormément le contrôle tumoral au bénéfice de la réparation cellulaire et complique singulièrement l'optimisation balistique, comme nous le verrons ci-après dans l'exemple de l'irradiation thoracique.  While in PolysteroRadiotherapy, the term F = 3 - 5 days (one week of max treatment). Where conventional radiotherapy proceeds with F = 22 - 30 sessions (3-4 weeks) or more the number of fractions naturally tends to be reduced. In the case of conventional irradiation, the maximum of the dose effects occurs at the entrance gate of the single incident beam and decreases with depth. This has the consequence of being able to hinder enormously the tumor control for the benefit of cellular repair and particularly complicates the ballistic optimization, as will be seen hereafter in the example of the thoracic irradiation.

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2.7.3.3.2. - Exemple d'optimisation de l'Irradiation thoracique
Dans le but d'optimiser la probabilité de contrôle tumoral et d'évaluer l'utilisation des distributions inhomogènes, avec ou sans modulation d'intensité d'un seul fais- ceau, de la dose-cible obtenue avec des plans de radiothérapie conformationnelle 3-
D, W. R. de Gersem et coll. (1999) ont planifié le traitement des 10 patients ayant le cancer NSCLC de stade III, afin d'offrir la possibilité d'augmenter les indices de toxicité aux tissus normaux et/ou d'augmenter les indices de contrôle tumoral du cancer pulmonaire non à petites cellules de stade III (NSCLC = non-small cell lung cancer), en utilisant une technique conventionnelle 3-D et une technique impliquant . la modulation d'intensité du faisceau non-coplanaire (noncoplanar beam intensity modulation = BIM). Deux volumes cibles de planification (PTVs) ont été définis à cet effet : le PTV1 incluait le volume tumoral macroscopique et le PTV2 incluait, quant à lui, le volume tumoral aussi bien macroscopique que microscopique. La simulation virtuelle définissait ensuite les formes du faisceau ainsi que les inciden- . ces tant pour les orientations du filtre en coin (3-D) que pour les contours du segment (BIM). Les pondérations des faisceaux filtrés, celles des faisceaux non- filtrés et des segments ont été déterminées par optimisation, en utilisant une fonction objective ayant une composante biologique et une composante physique. La compo- sante biologique incluait uniquement la probabilité de contrôle de la tumeur (TCP) pour le PTV1 (TCP1), tandis que pour le PTV2 (TCP2), elle comprenait la probabilité de complication du tissu normal (NTCP) du poumon, celles de la corde spinale et du c#ur; mais n'évaluait pas la variabilité au cours du temps de ces organes mobiles comme le prône la présente invention. Sans tenir compte des biais éventuels de visée, la composante physique incluait, comme le prône la présente . invention, aussi bien la dose maximum et minimum que la déviation standard de la dose au PTV1. Les distributions de la dose cible les plus inhomogènes ont été obtenues, en utilisant seulement la composante biologique de la fonction objective (optimisation biologique). En autorisant la composante physique, en plus de la com- posante biologique, l'inhomogénéité du PTV1était réduite (c'est l'optimisation biophysique). Les valeurs NTCP aussi bien que les doses maximums ou les niveaux de dose aux fonctions pertinentes du volume de l'organe ont été utilisés, comme indices de toxicité aux tissus normaux.
2.7.3.3.2. - Example of optimization of thoracic irradiation
In order to optimize the probability of tumor control and to evaluate the use of inhomogeneous distributions, with or without intensity modulation of a single beam, of the target dose obtained with conformational radiotherapy plans. -
D, WR de Gersem et al. (1999) planned the treatment of 10 patients with stage III NSCLC cancer, to provide the opportunity to increase normal tissue toxicity indices and / or to increase the tumor control indices of non-cancerous lung cancer. small stage III cells (NSCLC = non-small cell lung cancer), using a conventional 3-D technique and a technique involving. the intensity modulation of the non-coplanar beam (noncoplanar beam intensity modulation = BIM). Two target planning volumes (PTVs) were defined for this purpose: PTV1 included macroscopic tumor volume and PTV2 included tumor volume, both macroscopic and microscopic. The virtual simulation then defined the beam shapes as well as the inciden- tions. both for the orientation of the corner filter (3-D) and for the contours of the segment (BIM). The weights of the filtered beams, the unfiltered beams and the segments were determined by optimization, using an objective function having a biological component and a physical component. The biological component included only the tumor control probability (TCP) for PTV1 (TCP1), whereas for PTV2 (TCP2), it included the probability of normal tissue complication (NTCP) of the lung, those of the spinal cord and heart; but did not evaluate the variability over time of these movable members as advocated by the present invention. Regardless of the potential bias of aiming, the physical component included, as the present advocates. invention, both the maximum and minimum dose as well as the standard deviation of the dose to PTV1. The most inhomogeneous target dose distributions were obtained using only the biological component of the objective function (biological optimization). By allowing the physical component, in addition to the biological component, the inhomogeneity of PTV1 was reduced (this is biophysical optimization). NTCP values as well as maximum doses or dose levels to relevant functions of organ volume were used as indices of toxicity to normal tissues.

Lorsque l'optimisation a été réalisée, par rapport à la fonction biologique objective et à la fonction biophysique, l'inhomogénéité du PTV1 dans cet exemple décrois- saient pour le 3D- de 13 (8-23) % à 4 (2-9) % (p = 0,00009) et pour les plans BIM  When optimization was performed, relative to the objective biological function and the biophysical function, the inhomogeneity of PTV1 in this example decreased for 3D- from 13 (8-23)% to 4 (2-9). )% (p = 0.00009) and for BIM plans

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de 44 (35-56) % à 20 (9-34) % (p < 0,00001). Les doses minimums de PTV1 (exprimées en dose-voxel la plus faible) étaient similaires pour les deux fonctions objectives. Les doses cibles moyennes et maximums étaient significativement plus élevées, avec l'optimisation biologique, aussi bien pour le 3-D que pour le BIM (p <
0,001, pour toutes les valeurs). La probabilité de contrôle de la tumeur (estimée par
TCP1 x TCP2) était par exemple plus élevée de 4,7 % (3-D) et de 6,2 % (BIM) dans l'étude de W. R. de Gersem et coll. (1999), pour l'optimisation biologique (p = 0,01 et p = 0,00002 respectivement). Le NTCP (poumon) et le pourcentage du volume pulmonaire excédant 20 Gy étaient plus élevés avec l'utilisation de la fonction bio- physique objective. Le NTCP (c#ur) était également plus élevé, avec l'utilisation de la seule fonction biophysique objective. Le pourcentage du volume du c#ur excé- dant 40 Gy tendait à être plus élevé, mais la différence n'était pas significative. Pour la corde spinale, la dose maximum aussi bien que le NTCP (corde) étaient, similaires, pour les plans 3-D (D(max) : p = 0,04 ; NTCP : p = 0,2), mais ils étaient . significativement plus faibles pour le BIM (D(max) : p = 0,002 ; NTCP : p = 0,008), lorsque la fonction biophysique objective était utilisée seule. En utilisant les techni- ques 3-D conventionnelles, les distributions inhomogènes de dose semblent offrir à ces auteurs le potentiel d'augmenter davantage la probabilité de contrôle tumoral local non compliqué. Elles semblent être indiquées pour utiliser les techniques, tel . que le BIM, qui conduiraient à la grande escalade des doses cibles maximums, pour limiter l'inhomogénéité de la dose-cible afin d'éviter les niveaux de dose qui sont si élevés avec des variances également élevées que la sécurité devient problématique (W. R. de Gersem et al 1999), sans la maîtrise du phénomène des biais statistiques.
from 44 (35-56)% to 20 (9-34)% (p <0.00001). The minimum doses of PTV1 (expressed as the lowest dose-voxel) were similar for both objective functions. Mean and maximum target doses were significantly higher, with biological optimization for both 3-D and BIM (p <
0.001, for all values). The probability of controlling the tumor (estimated by
TCP1 x TCP2) was, for example, 4.7% (3-D) and 6.2% (BIM) higher in the WER study by Gersem et al. (1999), for biological optimization (p = 0.01 and p = 0.00002 respectively). The NTCP (lung) and the percentage of lung volume exceeding 20 Gy were higher with the use of the objective biophysical function. NTCP (heart) was also higher, with the use of the only objective biophysical function. The percentage of heart volume exceeding 40 Gy tended to be higher, but the difference was not significant. For the spinal cord, the maximum dose as well as the NTCP (cord) were similar for the 3-D planes (D (max): p = 0.04, NTCP: p = 0.2), but they were . significantly lower for BIM (D (max): p = 0.002, NTCP: p = 0.008), when the objective biophysical function was used alone. Using conventional 3-D techniques, inhomogeneous dose distributions seem to offer these authors the potential to further increase the probability of uncomplicated local tumor control. They seem to be indicated to use techniques, such. as the BIM, which would lead to the escalation of maximum target doses, to limit the inhomogeneity of the target dose in order to avoid dose levels that are so high with equally high variances that safety becomes problematic (WR of Gersem et al 1999), without mastery of the phenomenon of statistical bias.

Ces auteurs ont pourtant estimé que ce type d'optimisation améliorait l'homogénéité . des plans 3-D et le BIM de la dose à la cible ainsi que la dose minimum au PTV2 qui diminuait spécialement grâce à l'optimisation dans les plans 3-D. Après optimisation, les histogrammes dose-volume (DVHs) du poumon et du c#ur étaient déplacés (changés) vers les doses plus faibles pour les 80-90 % du volume de l'orga- ne. Puisque le poumon est l'organe limitant de la dose dans le NSCLC de stade III, . une dose minimum au PTV1 augmentait en même temps que diminuait la dose au volume pulmonaire principal ; ce qui suggère dans ces conditions un ratio thérapeutique amélioré. L'optimisation autorise ainsi, aux niveaux d'isotoxicité pulmonaire et de la corde spinale, 10 % d'escalade de dose pour les plans 3-D et 20 % pour les plans BIM. L'oesophage peut devenir pour l'escalade de la dose la struc- . ture limitant de la dose, lorsque le PTV1 s'étend à proximité de celui-ci. L'opfimisa-  These authors nevertheless considered that this type of optimization improves homogeneity. 3-D shots and BIM of the target dose as well as the minimum dose to PTV2 which decreased especially thanks to the optimization in the 3-D planes. After optimization, the dose-volume histograms (DVHs) of the lung and heart were shifted (changed) to lower doses for 80-90% of the body's volume. Since the lung is the dose limiting organ in stage III NSCLC,. a minimum dose of PTV1 increased at the same time as the dose decreased to the main lung volume; which suggests in these conditions an improved therapeutic ratio. Optimization allows 10% dose escalation for 3-D planes and 20% for BIM plans at the levels of pulmonary isotoxicity and spinal cord. The esophagus can become for escalation of the dose the structure. limiting dose when PTV1 extends close to the dose. The opfimisa-

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tion utilisant une fonction biophysique objective permettrait, d'après de Gersem et coll. (2000), une augmentation du ratio thérapeutique de la planification de radiothérapie, pour le NSCLC de stade III. On observe une fois de plus qu'il est fait appel à un formalisme mathématique pour résoudre des questions d'ordre technique, tenant compte des éléments anatomiques réels en présence avec leurs variabilités physiologiques et biophysiques.  The use of an objective biophysical function would, according to Gersem et al. (2000), an increase in the therapeutic ratio of radiotherapy planning, for stage III NSCLC. Once again we observe that a mathematical formalism is used to solve technical questions, taking into account real anatomical elements in presence with their physiological and biophysical variability.

2. 7.4. - Symétrie d'irradiation, symétrie organique de représentation et
Mécanisme thérapeutique de transformation anticancéreuse
Le meilleur choix d'une stratégie thérapeutique, en Radio-oncologie, doit mettre en . #uvre la connaissance des modalités évolutives de la maladie, et celles des moyens techniques mis en pratique. Le Radiophysicien est habituellement confiné à l'exécu- tion des calculs et c'est, de notre point de vue, une erreur lourde de conséquence.
2. 7.4. - Irradiation symmetry, organic symmetry of representation and
Therapeutic mechanism of anticancer transformation
The best choice of a therapeutic strategy, in Radio-oncology, must put in. • works with knowledge of the evolutionary modalities of the disease, and those of the technical means put into practice. The Radiophysicist is usually confined to the execution of calculations, and this is, from our point of view, a serious error of consequence.

C'est pourquoi cette invention s'attelle à la problématique de ce qui devrait être fait : un contrôle en temps réel par les méthodes statistiques d'évaluation précise de la . délivrance, tant il est vrai qu'en tomothérapie, par exemple, les choses évoluent au moindre mouvement involontaire du patient ou du lit de traitement, tous les jours et tout au long de l'étalement du traitement, ceci compte tenu, entre autres, de la régression sous traitement du volume tumoral et son repli dans les tissus sains envi- ronnants, en fonction de la réponse thérapeutique dans le temps. A telle enseigne . que si, dans un rapport volumique lésion / tissus sains de 1/3, l'on part d'un volume tumoral donné cerné par un volume cible trois fois plus large, délimité en tenant compte de l'inévitable marge de sécurité minimale, au jour Jo, il faut s'attendre en fonction du temps à une inversion de ce rapport, eu égard à la fonte tumorale, en défaveur du tissu sain glissant petit à petit dans le volume cible prévisionnel.  That is why this invention tackles the problematic of what should be done: a real-time control by the statistical methods of precise evaluation of the. delivery, as it is true that tomotherapy, for example, things evolve at the slightest involuntary movement of the patient or the treatment bed, every day and throughout the spread of treatment, this considering, among other things, regression under treatment of the tumor volume and its fold in the surrounding healthy tissues, according to the therapeutic response over time. At this sign. if, in a voluminal lesion / healthy tissue ratio of 1/3, we start from a given tumor volume surrounded by a target volume three times larger, delimited taking into account the inevitable minimum safety margin, at Jo day, we must expect time to a reversal of this report, given the melting tumor, disfavor healthy tissue gradually slipping into the forecast target volume.

. Maintenir un volume cible (VC) constant, au fil du temps, ne semble pas dès lors logique et ne colle donc pas exactement, dans ce cas de figure, au désir d'une irradiation conformationnelle précise, mais plutôt approximative et néfaste aux tissus sains. Il faut donc approcher un peu plus la réalité, au cours du temps, du volume cible. C'est cette nouvelle approche que proposait déjà le dispositif Bilinac- . Imatron, en rapport essentiellement et pour le besoin de la description avec le mode de réalisation des deux faisceaux synchrones d'irradiation. Sinon, on peut également concevoir d'autres modes de réalisation intégrant notamment un appareil irradiant avec une seule source unique de rayonnement. Dans ce dernier mode de réalisation les deux fenêtres latérales, décrites dans le brevet susmentionné, de l'espace conjoint d'irradiation et d'image communique au niveau de la voûte du statif pour ne faire . Maintaining a constant target volume (VC), over time, does not therefore seem logical and therefore does not exactly fit, in this case, the desire for accurate conformational irradiation, but rather approximate and harmful to healthy tissue . We must therefore approach a little more the reality, over time, of the target volume. It is this new approach that the Bilinac- device already proposed. Imatron, essentially related and for the purpose of the description with the embodiment of the two synchronous beams of irradiation. Otherwise, it is also possible to design other embodiments including an irradiating apparatus with a single single source of radiation. In this latter embodiment the two side windows, described in the aforementioned patent, of the joint space of irradiation and image communicates at the level of the vault of the stand to do

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plus qu'une seule fenêtre avec une amplitude de battement de 320 d'angle permettant la course de la source autour du support patient, avec un système d'imagerie scanographique semi-permanent, dans la mesure où le réseau des détecteurs est ici escamotable.  more than a single window with a 320-angle beat amplitude allowing the source to run around the patient support, with a semi-permanent CT imaging system, since the detector array is here retractable.

2.7.4.1. - Dosimétrie d'interaction électromagnétique
Mais, la dosimétrie qui nous intéresse ici est celle de l'interaction des deux faisceaux d'irradiation synchrone, dont on sait que cette irradiation peut être à énergie d'inten- sité spectrale symétrique ou asymétrique, selon les besoins de la modulation
IMSRT. Mais, la symétrie en miroir de cette modalité d'irradiation apporte une . relation privilégiée au niveau moléculaire et permet de faire avancer la science dans ce domaine. Il est un fait que la découverte de la chiralité par Louis Pasteur nous a montré que deux objets chiraux sont des images l'un de l'autre au travers d'un miroir. On prend couramment exemple de la main gauche et la main droite pour l'illustrer, mais c'est le cas pour de très nombreux objets qui nous entourent : l'héli- . ce d'ADN, des coquilles, des particules élémentaires, etc., et ici les deux faisceaux d'irradiation thérapeutique simultanée Pasteur a donc trié patiemment des cristaux d'acides tartriques en deux groupes ayant des propriétés symétriques, ceux qui tournaient à gauche et ceux qui tournaient à droite, avant de s'apercevoir qu'ils n'avaient pas les mêmes propriétés sur la lumière, c'est-à-dire les rayonnements électromagnétiques dont font partie les rayons X et les autres radiations. La mise en ordre, la symétrisation de son objet lui a permis cette importante découverte des molécules organiques lévogyres et dextrogyres. Grâce à cette découverte, Pas- teur a relié la symétrie cristalline droite/gauche à une symétrie de même nature au niveau moléculaire. Il existe donc des molécules droites et des molécules gauches, . il ne fallait pas continuer à l'ignorer plus longtemps en Radiothérapie. La symétrie avait alors joué le rôle de passerelle entre le macroscopique et le microscopique.
2.7.4.1. - Electromagnetic interaction dosimetry
But, the dosimetry which interests us here is that of the interaction of the two synchronous irradiation beams, which we know that this irradiation can be with energy of symmetrical or asymmetrical spectral intensity, according to the needs of the modulation.
IMSRT. But, the mirror symmetry of this irradiation modality brings one. privileged relationship at the molecular level and advances science in this area. It is a fact that the discovery of chirality by Louis Pasteur showed us that two chiral objects are images of one another through a mirror. We take the example of the left hand and the right hand to illustrate it, but it is the case for many objects around us: the heli. DNA, shells, elementary particles, etc., and here the two beams of simultaneous therapeutic irradiation Pasteur has patiently sorted tartaric acid crystals into two groups having symmetrical properties, those which turned to the left and those who turned to the right, before realizing that they did not have the same properties on the light, that is to say the electromagnetic radiation which include X-rays and other radiation. The ordering, the symmetrization of his object allowed him this important discovery of organic levogyric and dextrorotatory molecules. Thanks to this discovery, Pasteur linked right / left crystalline symmetry to symmetry of the same kind at the molecular level. There are therefore straight molecules and left molecules,. we should not continue to ignore it any longer in Radiotherapy. Symmetry then played the role of bridge between the macroscopic and the microscopic.

La microdosimétrie ne pouvait pas non plus ignorer longtemps cet acquis. Surtout quand on sait que la découverte des rayons X en 1895 avait apporté un exemple similaire dans la mesure où les scientifiques se sont rapidement aperçus, comme l'il- lustre la figure lb, que la diffraction de ces rayons par des cristaux formait des cercles, structures hautement symétriques. Ces images de la matière venaient étayer la thèse de cristaux ayant les mêmes propriétés et toutes ces notions sont au fonde- ment même de l'action thérapeutique des rayons et de la Physique des radiations thérapeutiques intégrant le nouveau concept de diffusion isotropique de l'énergie ra- . diante déposée. Une irradiation thérapeutique avec une symétrie en miroir sur des  Microdosimetry could not ignore this knowledge for long. Especially when we know that the discovery of X-rays in 1895 had brought a similar example to the extent that scientists quickly realized, as the figure lb shows, that the diffraction of these rays by crystals formed circles. , highly symmetrical structures. These images of matter came to support the thesis of crystals having the same properties and all these notions are at the very foundation of the therapeutic action of the rays and the Physics of therapeutic radiations integrating the new concept of isotropic diffusion of energy. ra-. diante deposited. Therapeutic irradiation with mirror symmetry on

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molécules tissulaires disposées en structure symétrique pourrait sans doute améliorer la théorie d'une cible unique pour passer à la théorie de n cibles moléculaires permettant d'accroître les effets des rayons dans les tissus irradiés et par conséquent une destruction massive des molécules des tissus visés et permettant d'épouser par disposition spatio-temporelle des faisceaux à l'anisotropie morphologique de la forme tumorale modélisant l'objet.  tissue molecules arranged in a symmetrical structure could undoubtedly improve the theory of a single target to move to the theory of n molecular targets to increase the effects of radiation in irradiated tissues and therefore a massive destruction of molecules of target tissues and allowing to marry by spatio-temporal arrangement of the beams to the morphological anisotropy of the tumor form modeling the object.

On peut dores et déjà distinguer deux modes de réalisation d'un même effet au niveau de l'interface opérateur - machine. L'un est direct comme lorsqu'il s'agit de produire par exemple, chez le récepteur du discours, la compréhension de son sens, la saisie de sa validité. C'est la nécessaire représentation de ce qui passe au niveau du volume cible. Le second est indirect. Il consiste à produire d'abord un certain en vue de produire ultérieurement ou d'induire la production d'un autre effet que recherche, par ce détour, celui qui s'exprime (opérateur) ; rétroaction par adaptation, effet de premier degré (image diagnostique), une certaine disposition du récepteur, ajustement de la situation aux conditions réelles et non historiques d'irradiation thérapeutique avec deux faisceaux simultanés ou plus. We can already distinguish two embodiments of the same effect at the operator-machine interface. One is direct as when it comes to producing, for example, in the recipient of the speech, the understanding of its meaning, the grasping of its validity. This is the necessary representation of what happens in the target volume. The second is indirect. It consists in producing at first a certain one in order to produce later or to induce the production of another effect which this expressive (operator) seeks by this detour; adaptation feedback, first degree effect (diagnostic image), some receiver disposition, situation adjustment to actual and non-historical therapeutic irradiation conditions with two or more simultaneous beams.

2.7.4.2. - Mode de réalisation avec deux faisceaux MV Simulation scanographique sur un CT Imatron Fastrac dédié, selon un des modes de réalisation, dont nous décrirons ici le plus moderne d'entre eux : le Bilinac. 2.7.4.2. - embodiment with two beams MV CT simulation on a dedicated Imatron Fastrac CT, according to one embodiment, which we will describe here the most modern of them: the Bilinac.

Le générateur utilisé est, dans l'état de l'art ancien, généralement un accélérateur linéaire du type Sagittaire, par exemple, délivrant des électrons dont la gamme d'énergies disponibles s'étend de 7 à 32 MeV par échelon de 3 MeV, ou de photons d'énergie maximum de 25 MeV. A l'extrémité du tube à vide, les électrons sont monoénergétiques à 0,5 % près. Ils traversent la fenêtre de sortie et la chambre du moniteur. Le débit y est réglable de 5 Gy/min à 40 Gy/min à 1 mètre de la source à toutes les énergies. Le faisceau unique est ensuite réduit aux dimensions souhaitées par un système de collimation permettant des champs de 4 x 4 cm à 30 x 30 cm au niveau de l'axe de rotation de l'appareil, qui est situé à 105 cm de la source. La collimation primaire du faisceau d'électrons est constituée de 2 paires de mâchoires en plomb mobiles de 20 cm d'épaisseur, qui servent de collimation aux faisceaux des photons. Le collimateur additionnel destiné aux électrons est, tout comme le MLC, fixé au collimateur principal des rayons X et s'ouvre avec celui-ci ; il est constitué de 4 lames de 7 mm d'épaisseur dont le bord externe est situé à 33 mm en dedans des limites géométriques du faisceau définies par le collimateur des photons.  The generator used is, in the state of the ancient art, generally a linear accelerator of the Sagittarius type, for example, delivering electrons whose available energy range extends from 7 to 32 MeV per step of 3 MeV, or photons with a maximum energy of 25 MeV. At the end of the vacuum tube, the electrons are monoenergetic to within 0.5%. They go through the exit window and the monitor room. The flow rate is adjustable from 5 Gy / min to 40 Gy / min at 1 meter from the source at all energies. The single beam is then reduced to the desired dimensions by a collimation system allowing fields of 4 x 4 cm to 30 x 30 cm at the axis of rotation of the device, which is located 105 cm from the source. The primary collimation of the electron beam consists of 2 pairs of movable lead jaws 20 cm thick, which serve as collimation to the photon beams. The additional collimator for the electrons is, like the MLC, attached to the X-ray main collimator and opens therewith; it consists of 4 blades 7 mm thick whose outer edge is located 33 mm within the geometrical limits of the beam defined by the photon collimator.

Le fantôme utilisé pour la mesure du rendement en profondeur du faisceau est géné- The phantom used for the measurement of beam depth efficiency is gener-

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ralement constitué de plaque de polystyrène (densité 1,03) de 30 x 40 cm que l'on empile les unes sur les autres, en permettant de réaliser des épaisseurs de 0,5 cm à
40 cm. Deux de ces plans sont creusés de cavités ajustées aux dimensions des chambres d'ionisation. L'influence de la DSP sur le rendement en profondeur des rayons se fait surtout ressentir au niveau de la dose à l'entrée et de la profondeur du maximum.
30x40 cm polystyrene plate (density 1.03) stacked on top of each other, allowing thicknesses of 0.5 cm
40 cm. Two of these plans are dug cavities adjusted to the dimensions of the ionization chambers. The influence of the DSP on the depth of ray yield is mainly felt at the level of the dose at the entrance and the depth of the maximum.

La dose à l'entrée est en effet d'autant plus élevée que les dimensions du faisceau sont plus petites. A 10 MeV, la dose à l'entrée par exemple qui est de 85 % pour un . champ de 10 x 10 cm à 90 cm devient égale à 99 % pour un champ de 1,5 x 1,5 cm à
90 cm. Le maximum de dose est d'autant plus proche de la peau que les dimensions du faisceau sont plus petites. A 10 MeV, le maximum de dose qui est à 2,5 cm de profondeur pour un champ de 10 x 10 à 90 cm, se trouve à 0,5 cm de profondeur pour un champ de 1,5 x 1,5 cm à 90 cm. La pente de la partie décroissante de la . courbe de rendement en profondeur est d'autant plus élevée que les dimensions du champ à la peau sont plus grandes. La portion proximale de tissus entre la peau et la lésion est celle où le dépôt d'énergie par trans-action est le plus absorbé.
The dose at the entrance is indeed higher as the dimensions of the beam are smaller. At 10 MeV, the dose at the entrance, for example, which is 85% for one. field from 10 x 10 cm to 90 cm becomes equal to 99% for a field of 1.5 x 1.5 cm to
90 cm. The maximum dose is closer to the skin as the dimensions of the beam are smaller. At 10 MeV, the maximum dose that is 2.5 cm deep for a field of 10 x 10 to 90 cm, is 0.5 cm deep for a field of 1.5 x 1.5 cm to 90 cm. The slope of the decreasing part of the. The yield curve in depth is even higher than the dimensions of the field to the skin are larger. The proximal portion of tissue between the skin and the lesion is where the energy deposition by trans-action is most absorbed.

La variation de la dose en fonction de la distance à la source se fait habituellement selon la loi de l'inverse carré des distances. Des mesures par les chambres ont été effectuées à toutes les énergies pour des distances source-peau des champs comprises entre 5 x 5 cm à 20 x 20 cm, mesurés au niveau de l'axe de rotation de l'appareil. Les débits de dose sont mesurés à des distances différentes pour une ouverture constante du collimateur. Pour une irradiation double simultanée on peut s'attendre à ce que la loi du carré inverse de la distance ne soit pas vérifiée, mais . plutôt celle de la diffusion primaire et secondaire de l'énergie radiante.  The variation of the dose as a function of the distance to the source is usually done according to the law of the square inverse of the distances. Measurements by the chambers were made at all energies for source-skin distances of fields ranging from 5 x 5 cm to 20 x 20 cm, measured at the axis of rotation of the apparatus. The dose rates are measured at different distances for constant opening of the collimator. For dual simultaneous irradiation it can be expected that the inverse square law of distance is not satisfied, but. rather, that of the primary and secondary diffusion of radiant energy.

La variation du débit de dose en un point est par ailleurs liée à l'ouverture du collimateur (et non aux dimensions du champ à la peau), dans le cas d'un faisceau unique. Cette variation relative dépend de l'énergie du faisceau et elle est d'autant plus importante que l'énergie est plus faible. A 8 MeV le débit de dose varie, pour . des champs allant de 5 x 5 cm à 25 x 25 cm, par exemple entre 50 % et 120 % de sa valeur correspondant à un champ de 10 x 10 (ces champs étant mesurés à 90 cm de la source). A 28 MeV, cette variation ne dépasse pas 2 %.  The variation of the dose rate at a point is also related to the opening of the collimator (and not to the dimensions of the field to the skin), in the case of a single beam. This relative variation depends on the energy of the beam and is all the more important as the energy is lower. At 8 MeV the dose rate varies, for. fields ranging from 5 × 5 cm to 25 × 25 cm, for example between 50% and 120% of its value corresponding to a field of 10 × 10 (these fields being measured at 90 cm from the source). At 28 MeV, this variation does not exceed 2%.

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3. Exposé de l'Invention L'invention concerne un dispositif de Radiothérapie guidée par scanographique ainsi que plusieurs procédés, de planification de traitement et de simulation clinique 3-D pré- et per-opératoire, caractérisés en ce qu'elle comprend selon le mode préféré de réalisation de symétrie icosaédrique, sur son portique rotatif : cinq tubes à rayons X polyanodiques placés de façon équi-angulaire, sur une seule orbite tournant à 0,5 s/cycle à l'intérieur d'un statif, configuré de façon à projeter chacun plusieurs éventails distincts simultanés des faisceaux coniques concentriques, à partir desdits tubes, dotés d'un système de collimation qui restreint la portée latérale de l'éventail d'irradiation des faisceaux des tubes à rayons X destinés, tel qu'en scanographie hélicoïdale à phases multiples (à réduire la largeur de l'éventail et à diminuer la diffusion secondaire... [cf. notre brevet 00/17333] ) ainsi qu'à irradier simultanément un seul et même objet en cyclothérapie ; six tubes fixes placés deux à deux sur des hémi-arceaux, destinés à irradier la même cible de façon synchrone à la cyclothéra- pie, par des faisceaux extérieurs au statif et à champs fixes, et apte à générer en même temps des images diagnostiques dynamiques de tomographie assistée par ordinateur (CT) disposant des procédés et des moyens de gestion dynamique d'une imagerie radiologique numérique de qualité diagnostique et un dispositif d'évaluation par les méthodes statistiques tissulaires de la position d'équilibre du corps humain autour de laquelle oscille divers mouvements, volontaires et involontaires, en même temps qu'un procédé et un système de déclenchement physiologique prédicitif de la Radiothérapie. La délivrance du (es) faisceau(x), constituée de (s) (es) source (s) radiations, émettant selon les besoins de façon isolée ou de façon conjointe, comprend donc un système stationnaire et un système rotatif monté sur un portique qui peut tourner autour du patient sur un arc de 360 , est au préalable simulée en vue de planifier le traitement. Mieux le système de Reconstruction hybride pour imagerie cardiaque multicouche, hélicoïdale à pas élevé (Selon un aspect, la présente invention concerne une méthode pour balayer un objet avec un système d'imagerie CT multicouche à rangées multiples de détec- teurs ayant chacune un isocentre. La méthode comprend les moyens pour bala-yer de façon hélicoïdale un objet avec le système d'imagerie CT multicouche pour obtenir des segments de données. Le tube scanographique unique fait face, dans le mode de réalisation préféré à symétrie icosaédrique, à une ouverture par laquelle les rayons transmis atteignent le réseau de détection de quatrième génération disposé autour de l'orbite de rotation des tubes du portique rotatif et un système 3. DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention relates to a CT-guided radiotherapy device as well as to several pre-and intra-operative 3-D clinical planning and treatment planning methods, characterized in that it comprises, according to the preferred embodiment of icosahedral symmetry, on its rotating gantry: five polyanodic X-ray tubes placed equi-angularly, in a single orbit rotating at 0.5 s / cycle inside a stand, configured so each projecting several distinct simultaneous fans of the concentric conical bundles from said tubes, provided with a collimation system which restricts the lateral range of the irradiation range of the beams of the X-ray tubes intended, such as in CT multi-phase helical (to reduce the width of the fan and to decrease the secondary diffusion ... [cf our patent 00/17333]) as well as to irradiate simultanémen t one and the same object in cyclotherapy; six fixed tubes placed in pairs on half hops, intended to radiate the same target synchronously to the cyclotherapy, by beams outside the stand and fixed fields, and able to generate at the same time dynamic diagnostic images computer-aided tomography (CT) system with methods and means for dynamic management of diagnostic quality digital radiological imaging and tissue tissue statistical evaluation of the balance position of the human body around which oscillates various movements, voluntary and involuntary, together with a method and system of physiological induction of radiotherapy. The delivery of the beam (s), consisting of radiation source (s), emitting as required in isolation or in a joint manner, thus comprises a stationary system and a rotary system mounted on a gantry that can turn around the patient on a 360 arc, is simulated beforehand to plan the treatment. In one aspect, the present invention relates to a method for scanning an object with a multi-layered CT imaging system of detectors each having an isocenter. The method comprises the means for helically balancing an object with the multilayer CT imaging system to obtain data segments.The unique CT means facing, in the preferred embodiment with icosahedral symmetry, an opening by which the transmitted rays reach the fourth generation detection array disposed around the rotation orbit of the tubes of the rotating gantry and a system

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d'acquisition des données (DAS) de tomodensitométrie couplé, en tant que serveur du système central, à une console de dosimétrie en ligne.  Computed tomography data acquisition system (DAS), as a central system server, to an online dosimetry console.

De sorte que, lorsque l'imagerie scanographique n'est pas nécessaire, au cours de la procédure de thérapie, le tube scanographique remonte de 120 à 240 kV et l'accès au réseau des détecteurs est obturé par un moyen d'imagerie destiné aux caractéristiques des rayons d'irradiation thérapeutique d'orthovoltage de 240-250 kV. So that, when the CT scan is not necessary, during the therapy procedure, the CT tube rises from 120 to 240 kV and the access to the detector network is closed by an imaging means for characteristics of 240-250 kV orthovoltage therapeutic radiation rays.

L'orthovoltage utilisant en même temps tous les tubes à rayons X du système, y compris le tube scanographique, qui peut ainsi être mis en #uvre à de kilovoltage plus élevé pour effectuer la thérapie et réaliser des débits de dose plus élevés et par conséquent de plus grandes énergies de diffusion d'électrons à efficience de conversion des rayons X ayant un pourcentage plus faible d'échauffement du tube (par exemple, 250 kVP) aussi bien qu'à kilovoltage plus faible (80 - 140 kVP) pour un contraste d'image plus optimal. En face de chaque tube d'irradiation thérapeutique on trouve des moyens d'imagerie collectant les différentes caractéristiques des ra- yons d'orthovoltage destinés à la dosimétrie. C'est la manière de combiner ces différents faisceaux simultanés d'irradiation thérapeutique et non sur la conformation de la fente de sortie du tube du faisceau d'irradiation que se détermine une morphologie résultante qui doit se conformer à l'anisotropie de la forme irrégulière ou non de la lésion cible. Ladite fente de sortie a généralement une forme hexagona- le simple qui peut être plus ou moins allongée, telle qu'en scanographie du commerce, et pour restreindre en fonction de besoin le faisceau strictement à la lésion cible. Un système optique multimodal tel que dans le brevet PCT/USOO/28879, de diagnostic tissulaire en détermine les caractéristiques tissulaires propres prenant en compte l'hétérogénéité tissulaire. Orthovoltage uses all X-ray tubes in the system, including the CT, at the same time, which can be used at higher kilovoltage to perform therapy and achieve higher dose rates and therefore higher electron scattering efficiencies with X-ray conversion efficiency having a lower percentage of tube heating (eg, 250 kVP) as well as lower kilovoltage (80-140 kVP) for contrast more optimal image. In front of each therapeutic irradiation tube there are imaging means collecting the different characteristics of orthovoltage rays for dosimetry. It is the way of combining these different simultaneous beams of therapeutic irradiation and not on the conformation of the exit slit of the tube of the irradiation beam that a resulting morphology is determined which must conform to the anisotropy of the irregular form. or not the target lesion. Said exit slot generally has a simple hexagonal shape which can be more or less elongated, such as in commercial scanning, and to narrow the beam strictly to the target lesion as needed. A multimodal optical system, such as PCT / US00 / 28879, for tissue diagnostics, determines the clean tissue characteristics taking into account tissue heterogeneity.

3. 1. - Objectifs de la présente invention et leur réalisation En affirmant que la radioscanographie en projection polyconique à phases multiples de balayage hélicoïdal marque le début d'un nouvel âge scanographique, l'Ecole de Radiologie de Strasbourg (E. R.S) n'hésite pas à insister sur l'innovation qui accom- pagne l'ouverture d'une nouvelle dimension la quatrième en scanographie hélicoïdale à phase multiple, tel que dans le brevet 01/16812 et un style particulièrement audacieux de la scanographie en projection polyconique 4-D, utilisée ici à des fins thérapeutiques, non pour la seule hyper-sophistication mais surtout pour : - Matérialiser de façon objective le volume cible, pour en suivre l'évolution, au OBJECTS OF THE PRESENT INVENTION AND THEIR IMPLEMENTATION By asserting that multi-phase polyconic projection radioscanography with helical scanning marks the beginning of a new CT age, the Strasbourg School of Radiology (ERS) does not hesitate not to insist on the innovation that accompanies the opening of a new fourth dimension in multi phase helical CT, as in the 01/16812 patent and a particularly daring style of 4-D polyconic projection tomography. , used here for therapeutic purposes, not only for the hyper-sophistication but especially for: - Objectively materialize the target volume, to follow the evolution, at the

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cours du traitement du début jusqu'à la fin, en fonction de son étendue et de sa topographie précise avec toutes les variabilités spatio-temporelles détectables.  the course of treatment from beginning to end, depending on its extent and precise topography with all detectable spatio-temporal variability.

Matérialiser tous les paramètres techniques par un double système d'imagerie et ajuster de façon toujours flexible et extrêmement précise la balistique, pour déli- vrer au plus juste par conséquent la dose dans le volume cible.  To materialize all the technical parameters by a double imaging system and to adjust the ballistics in a flexible and extremely precise way, in order to more precisely deliver the dose in the target volume.

Simuler cliniquement, par la méthode statistique pour ce faire sur le patient lui- même, des situations aux limites avec toutes les incertitudes de positionnement, de repositionnement, d'angulation ou d'incidence des faisceaux, etc., la topographie de l'isocentre par rapport aux contours mêmes de la lésion et à sa variabilité en fonction du temps et non par rapport aux repères cutanés des champs (portes d'entrées de faisceaux), ceci eu égard aux mouvements volontaires et involontaires, etc., ainsi que leurs aptitudes respectives, et une optimisation balistique permanente statistiquement significative et une interface utilisateur machine très conviviale.  Clinically simulate, by the statistical method to do this on the patient himself, boundary situations with all the uncertainties of positioning, repositioning, angulation or incidence of the beams, etc., the topography of the isocenter in relation to the contours of the lesion itself and its variability as a function of time and not in relation to the cutaneous landmarks of the fields (beam entrance gates), this having regard to voluntary and involuntary movements, etc., as well as their aptitudes respective, and a statistically significant permanent ballistic optimization and a very user-friendly machine user interface.

. L'optimisation du traitement ne s'effectue pas par simulation virtuelle mais par un acte clinique, simulant au lit du malade sur le patient lui-même, basés sur des méthodes statistiques, beaucoup plus que sur un acte virtuel conçu avec un ordinateur, les données instantanées d'acquisition 3-D en temps réel des images du patient, ainsi que toutes les conditions d'erreurs inhérentes à la mise en place éven- . tuelles, à l'alignement des champs sur l'objectif unique et à la précision de visée balistique de la lésion cible avec sa variabilité statistique, dans le temps et dans l'espace. Contrairement aux autres méthodes de simulation, la balistique ne reste pas ici figée, elle se caractérise plutôt par sa flexibilité et son adaptabilité en rapport étroit avec les conditions réelles de la séance en cours, en lui apportant à chaque fois . sur une base statistique des images CT dynamiques contemporaines de chaque geste et d'un test itératif du volume cible microscopique. En fait, avec l'aide de ce système tous les paramètres importants de fonctionnement deviennent variables en continu et modélisés à partir des données statistiques : il en résulte une disponibilité accrue du couple et de la puissance, dont les valeurs sont augmentées, en même . temps que sont réduits les effets secondaires néfastes. Ces méthodes statistiques, que nous exposons ci-après, font donc mieux que compenser l'inévitable, dont la sécurité, le confort et la richesse d'équipement ont été conçus dans le but de fixer de nouvelles références. . The optimization of the treatment is not done by virtual simulation but by a clinical act, simulating the bed of the patient on the patient himself, based on statistical methods, much more than on a virtual act conceived with a computer, the instantaneous 3-D acquisition data in real time from the patient's images, as well as any error conditions inherent to the eventual establishment. the alignment of the fields on the single objective and the ballistic aiming accuracy of the target lesion with its statistical variability, in time and in space. Unlike other simulation methods, ballistics does not remain fixed here, it is rather characterized by its flexibility and adaptability in close relationship with the actual conditions of the current session, bringing it each time. on a statistical basis, contemporary dynamic CT images of each gesture and an iterative test of the microscopic target volume. In fact, with the help of this system all important operating parameters become continuously variable and modeled from statistical data: this results in increased availability of torque and power, whose values are increased, at the same time. time that harmful side effects are reduced. These statistical methods, which we explain below, are therefore better than compensating for the inevitable, whose safety, comfort and wealth of equipment have been designed with the aim of setting new standards.

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3. 2. Systèmes informatiques d'interface utilisateur machine embarqués sur la présente invention
Cette orchestration de la présente invention se caractérise en ce que divers sous-sys- tèmes technologiques d'avant-garde, au service de la précision et de la qualité mais aussi d'une parfaite simplicité d'utilisation, accomplissent des tâches différant mais interdépendantes sont mis en oeuvre. Un procédé pour utiliser un scanner de tomog- raphie assistée par ordinateur qui utilise un faisceau d'énergie radiante à des fins d'imagerie pour irradier de façon thérapeutique une région (cible) d'interaction choisie avec le faisceau d'énergie radiante dans lequel l'étape de balayage de la ré- . gion choisie à travers des cycles multiples inclut les étapes de : obtenir un signal de synchronisation (gating) représentant ces temps, lorsque la région choisie est située à l'intérieur d'un faisceau d'énergie radiante ; et irradier la région choisie seulement durant des tels moments que des tels signaux de synchronisation (gating) sélectionne (par ex ECG : ou diastole cardiaque) ou synchronisation respiratoire.
3. Computer Based Machine User Interface Computer Systems on the Present Invention
This orchestration of the present invention is characterized in that various avant-garde technological subsystems, serving precision and quality but also a perfect simplicity of use, perform different but interdependent tasks. are implemented. A method for using a computer-assisted tomography scanner that uses a radiant energy beam for imaging purposes to therapeutically irradiate a selected interaction (target) region with the radiant energy beam in which the step of scanning the re-. The selected step through multiple cycles includes the steps of: obtaining a gating signal representing these times when the selected region is within a radiant energy beam; and irradiating the selected region only during such times that such gating signals select (eg ECG: or cardiac diastole) or respiratory synchronization.

. Dans le système informatique, cet agencement interne est relativement constant (c'est la fonction informatique) ; dans les systèmes physiopathologiques, la dis- position des éléments peut varier à l'infini et elle se trouve fréquemment modifié par ce qu'on appelle l'évolution dans le temps et dans l'espace, c'est la fonction biophy- sique. L'objet de la présente invention est de calculer, outre une visée balistique . précise, la dose des radiations à tout moment dans le corps, en utilisant par exemple le transport tridimensionnel de Monte-Carlo ou mieux la dosimétrie par kernels. . In the computer system, this internal arrangement is relatively constant (it is the computer function); in physiopathological systems, the disposition of the elements may vary infinitely, and it is frequently modified by what is called evolution in time and space; it is the biophylic function. The object of the present invention is to calculate, besides a ballistic aim. precise, dose of radiation at any time in the body, using for example the three-dimensional Monte-Carlo transport or better dosimetry by kernels.

L'invention concerne également, telle que dans le brevet EP 0 945 103 Al (Mertel- meier und Scholtz, 1999) un dispositif pour l'examen de tissus vivants par rayonnement X et elle mesure l'impédance électrique à l'aide d'un dispositif de . commande, qui au choix active, d'une part, une source de rayonnement X et un dispositif récepteur de rayonnement et un moyen pour influencer, d'autre part, le tissu à examiner à l'aide de signaux de courant ou de tensions et un moyen pour mesurer les potentiels ou courants induits, de manière à ce que la production d'une image aux rayons X et une mesure des potentiels ou courants induits aient lieu soit . simultanément, soit séquentiellement. Une fusion des images ainsi produites par un seul et même système est également possible.  The invention also relates, as in EP 0 945 103 A1 (Mertelmeier und Scholtz, 1999) to a device for the examination of living tissues by X-rays, and measures the electrical impedance with the aid of a device. an active X-ray source and radiation receiving device and means for influencing the tissue to means for measuring the induced potentials or currents, so that the production of an X-ray image and a measurement of the induced potentials or currents take place either. simultaneously, or sequentially. A fusion of the images thus produced by one and the same system is also possible.

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4. Brève description des dessins La figure 1 illustre schématiquement le principe balistique en Radiothérapie avec les différentes possibilités de visée sur un nombre donné des tirs visant, en fonction de l'imagerie dynamique de guidance ou non, présentant selon les données statistiques de l'impact de visée quatre cas de figure différents. Sachant que CE = contour externe ; MS = marge de sécurité ; VC = volume cible ; et L = lésion ou objectif. Il s'agit de faire coïncider exactement l'objectif avec le lieu géométrique de passage des rayons (impacts des tirs), pour être capable de produire de façon très précise une interaction au sein de l'objectif, L. La figure 1b montre le spectre de diffraction d'un faisceau des rayons X irradiation d'une source unique. 4. Brief description of the drawings FIG. 1 schematically illustrates the ballistic principle in Radiotherapy with the different aiming possibilities on a given number of shots aiming, according to the dynamic imagery of guidance or not, presenting according to the statistical data of the sighting impact four different scenarios. Knowing that CE = external contour; MS = safety margin; VC = target volume; and the lesion or goal. It is a question of exactly aligning the objective with the geometrical place of passage of the rays (impacts of the shots), to be able to produce very precisely an interaction within the objective, L. Figure 1b shows the diffraction spectrum of an X-ray beam irradiation of a single source.

La Figure 2 est une représentation diagrammatique illustrant les symétries majeures dans l'espace d'irradiation thérapeutique des paradigmes anciens essentiellement cubiques (en boîte), dont les différentes faces représentent les champs coplanaires d'irradiation dite en feux croisés exécutés avec une irradiation unidirectionnelle à incidences successives de tir du faisceau ou à incidences tétraédriques simultanées non-coplanaires (seuls quatre tubes sont en mode décomplété commutés) conver- gents à l'isocentre du système et à incidences icosaédriques (tous les treize tubes sont opérationnels) convergeant à l'isocentre du système et dont les sommets représentent les sources des rayons de la présente invention. Le Bilinac Imatron, dans son mode de réalisation à quatre faisceaux simultanés, basé sur un collision- neur linéaire aux énergies utilisées en Radiothérapie, couplée à un scanner à faisceau d'électrons, réalise systématiquement une symétrie tétraédrique d'irradiation thérapeutique pour réaliser un débit élevé de dose et un dépôt d'énergie conséquent. FIG. 2 is a diagrammatic representation illustrating the major symmetries in the therapeutic irradiation space of the former essentially cubic (canned) paradigms, the different faces of which represent the coplanar fields of so-called cross-fire irradiation performed with unidirectional irradiation at successive beam firing or simultaneous non-coplanar tetrahedral incidences (only four tubes are in switched off mode) converging at the isocenter of the system and at icosahedral incidences (all thirteen tubes are operational) converging at the isocenter of the system and whose vertices represent the ray sources of the present invention. The Bilinac Imatron, in its simultaneous four-beam embodiment, based on a linear collider at the energies used in Radiotherapy, coupled to an electron beam scanner, systematically performs tetrahedral symmetry of therapeutic irradiation to achieve a flow rate. high dose and a consequent energy deposit.

Les Figures 3a et 3b illustrent les deux systèmes des portiques : les stationnaires disposés par paires : 15, 16 ; 17, 18 ; 19, 20 avec possibilité de bascule latérale de la paire de part et d'autre de la position centrale, et indépendamment l'un de l'autre, de sorte qu'une paire peut décaler au maximum ses deux hemi-arceaux de 30 et au bout de chaque hémi-arceau un tube à rayons X : 8, 9 ; 10, 11 ; et 12, 13 ; dans les différentes vues du dispositif d'invention avec ses six hémi-arceaux 15, 16, 17, 18,
19, et 20 aux extrémités desquels sont disposés six tubes 8,9, 10,11, 12,13 stationnaires à anodes de préférence fixes de part et d'autre du plan (x, y) du statif à l'intérieur duquel tournent cinq tubes à anodes tournantes 1, 2, 3, 4, et 5. L'ensemble tourne autour d'un seul et même isocentre 1 et d'un support patient 24.
Figures 3a and 3b illustrate the two gantry systems: the stationary arranged in pairs: 15, 16; 17, 18; 19, 20 with possibility of lateral rocking of the pair on either side of the central position, and independently of each other, so that a pair can shift at most its two half hops of 30 and at the end of each half hoop an X-ray tube: 8, 9; 10, 11; and 12, 13; in the different views of the device of invention with its six hemi-arches 15, 16, 17, 18,
19, and 20 at the ends of which are arranged six tubes 8,9, 10,11, 12,13 stationary anodes preferably fixed on either side of the plane (x, y) of the stand inside which turn five tubes with rotating anodes 1, 2, 3, 4, and 5. The assembly rotates around a single isocenter 1 and a patient support 24.

La figure 4 illustre le mode préféré de réalisation du portique rotative à cinq tubes  FIG. 4 illustrates the preferred embodiment of the five-tube rotary gantry

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équidistants et équiangulaires 1, 2,3, 4, et 5 placés sur orbite, dont un seul 4 est associé en face du faisceau en éventail d'axe optique 7 en projection polyconique de balayage scanographique hélicoïdal, qui au travers de la fenêtre 15 impressionne en l'anneau multicouche des détecteurs DAS 14, construit avec un système d'acquisition multicoupes simultanée des données d'images scanographiques transmis par l'image examinée 34 en vue d'une imagerie de guidance de la Radiothérapie ; tandis que les quatre autres sont des tubes de Radiothérapie seule. La source 4 est apte à monter en tension jusqu'à 250 kV à usage de Radiothérapie ou rester à 80 à 120 kV à usage scanographique. Les autres sources 1, 2, 3 et 5 des rayons X émettent cha- cun un faisceau d'orthovoltage de 250 kV (d'axe 6', 6", 6"', 6IV) qui est modulable en intensité et en diamètre pour épouser exactement la forme géométrique d'interaction incluse dans la lésion cible 20, avec toujours des marges de sécurité négatives, sachant que du fait de la diffusion isotropique de l'énergie radiante, il existe aussi bien par interaction électromagnétique des faisceaux entre eux qu'entre les fais- ceaux et le milieu diffusant un pic de dépôt d'énergie, élargissant en profondeur la zone de dépôt d'énergie à l'ensemble de la lésion cible, marges com-prises, pendant que les tissus alentour sont épargnés et ne sont intéressés que par le dépôt de transit où trans-action dans laquelle les règles d'atténuation en profondeur et de recoupement des champs restent de rigueur. En face de ces sources sont disposés des moyens de détection des rayons X distincts pour chaque faisceau : 15 amovible ainsi que 16,17, 18, et 19 fixes faisant écran aux faisceaux d'orthovoltage, pour en détecter les caractéristiques dosimétriques et pour produire une imagerie matérialisant ces faisceaux eux-mêmes ainsi que leur incidence.  equidistant and equiangular 1, 2,3, 4, and 5 placed in orbit, of which only one is associated in front of the fan-shaped beam of optical axis 7 in polyconic helical scanographic scanning projection, which through the window 15 impresses in the multilayer ring of the detectors DAS 14, constructed with a system of simultaneous multi-cutting acquisition of the CT image data transmitted by the examined image 34 for the purpose of radiotherapy guidance imaging; while the other four are Radiotherapy tubes alone. The source 4 is able to increase in voltage up to 250 kV for Radiotherapy use or remain at 80 to 120 kV for CT use. The other sources 1, 2, 3 and 5 of the X-rays each emit a 250 kV orthovoltage beam (axis 6 ', 6 ", 6"', 6IV) which is scalable in intensity and in diameter for exactly match the geometrical form of interaction included in the target lesion 20, always with negative margins of safety, knowing that because of the isotropic diffusion of the radiant energy, there is as well through electromagnetic interaction of the beams between them that between the beams and the medium diffusing a peak of energy deposition, widening in depth the energy deposition zone to the whole of the target lesion, margins taken, while the surrounding tissues are spared and not are interested only in transit deposition where trans-action in which the rules of deep attenuation and cross-checking of fields remain de rigueur. Opposite these sources are separate X-ray detecting means for each detachable beam as well as 16, 17, 18, and 19 fixed shielding the orthovoltage bundles, for detecting the dosimetric characteristics thereof and for producing a imaging materializing these beams themselves and their impact.

La Figure 5 illustre les différentes incidences d'irradiation thérapeutique avec symé- trie en miroir de fluence pour traiter de façon thérapeutique avec deux faisceaux synchrones une lésion cible placée à l'isocentre d'un scanner à faisceau d'électron en coïncidence avec l'isocentre de rotation d'un collisionneur linéaire dans un dispositif dit Bilinac-Imatron, dont il faut se référer au descriptif et aux schémas détaillés inclus dans le brevet 01/01133. Elle schématise les nouvelles formes de modulation d'intensité par collision intratissulaire des particules des deux faisceaux distincts, émanant des deux sources 22 et 27 différentes d'irradiation, en vue d'accroître le dépôt intratissulaire d'énergie radiante par interaction électroma- gnétique dans la région de collision VC des particules radiantes ainsi que leur diffusion secondaire dont les caractéristiques dosimétriques sont captées par le CRX.  Figure 5 illustrates the different incidences of therapeutic radiation with fluence mirror symmetry for therapeutically treating with two synchronous beams a target lesion placed at the isocenter of an electron beam scanner in coincidence with the isocenter of rotation of a linear collider in a device called Bilinac-Imatron, which must be referred to the description and the detailed drawings included in the patent 01/01133. It schematizes the new forms of intensity modulation by intratissile collision of the particles of the two distinct beams emanating from the two different sources 22 and 27 of irradiation, in order to increase the intratissular deposit of radiant energy by electromagnetic interaction in the collision region VC of the radiating particles as well as their secondary diffusion whose dosimetric characteristics are captured by the CRX.

La Fig. 6 est une illustration diagrammatique du tube scanographique d'une source  Fig. 6 is a diagrammatic illustration of the CT scan of a source

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des rayons X en projection triconique de la présente invention, conforme à la description du tube stéréographique de notre brevet n 00/17335 et à son utilisation en scanographie multisection à balayage hélicoïdal décrit dans le brevet n 00/17333, destiné à fournir, au cours de la thérapie aux radiations utilisant onze faisceaux synchrones de radiation, selon la symétrie icosaédrique (11 sommets = 11sources) dans laquelle onze faisceaux de photons sont produits simultanément à partir de onze tubes à rayons X d'orthovoltage 4, 5, 6, 7,8, 9,10, 11,12, 13 et 14. Elle illustre la disposition des anodes tournantes du tube ainsi que l'orientation parallèle des leurs axes optiques respectifs, destinée à l'imagerie scanographique 4-D dynamique en cours de Radiothérapie image-CT-guidée, d'un estimateur sans biais basé sur des méthodes statistiques. Elle schématise l'agencement au centre du statif de l'espace d'irradiation en même temps que celui de radioscanographie, dans le tunnel de translation du support patient. Ce système de production, en accord avec notre invention, des cinq faisceaux des rayons X d'orthovoltage au moyen des tubes tournant sur leur orbite à l'intérieur d'un statif ou portique rotatif, pour traiter de façon, et dans le mode de réalisation à 11tubes, dont six externes fixes, une lésion cible placée à l'isocentre de rotation d'un scanner CT peut irradier à partir d'une symétrie tétraédrique (mode décomplété) jusqu'à une symétrie icosaédrique (mode complet) pour réaliser un débit de dose élevé et accroître le dépôt intratissulaire de l'énergie radiante par diffusion isotropique des particules radiantes.  X-ray projection of the present invention according to the description of the stereographic tube of our patent n 00/17335 and its use in multisection scan scanning helical described in Patent No. 00/17333, intended to provide, during radiation therapy using eleven synchronous beams of radiation, according to the icosahedral symmetry (11 vertices = 11sources) in which eleven beams of photons are produced simultaneously from eleven orthovoltage X-ray tubes 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 and 14. It illustrates the arrangement of the rotating anodes of the tube as well as the parallel orientation of their respective optical axes, intended for dynamic 4-D CT imaging during image radiotherapy. -CT-guided, an unbiased estimator based on statistical methods. It schematizes the arrangement in the center of the stand of the irradiation space at the same time as that of radioscanography, in the translational tunnel of the patient support. This production system, in accordance with our invention, of the five X-ray beams of orthovoltage by means of the tubes rotating on their orbit inside a rotary rack or gantry, to process so, and in the mode of performed at 11tubes, including six external fixed, a target lesion placed at the rotation isocenter of a CT scanner can radiate from a tetrahedral symmetry (mode complete) to an icosahedral symmetry (complete mode) to achieve a high dose rate and increase the intratissular deposition of radiant energy by isotropic diffusion of the radiating particles.

La figure 7 illustre la disposition convergente à l'isocentre du même tube stéréographique du brevet n 00/17335 avec, contrairement à la fig. 6, des axes optiques des anodes tournantes convergents au niveau du récepteur dans un tube triconique destiné, comme les dix tubes sur onze du mode de réalisation préféré de la présente invention, à la seule irradiation thérapeutique au moyen des tubes à faisceaux multiples des rayons X. Le récepteur étant ici le milieu diffusant d'interaction électromagnétique desdits faisceaux d'irradiation thérapeutique. FIG. 7 illustrates the convergent arrangement at the isocenter of the same stereographic tube of the patent n 00/17335 with, contrary to FIG. 6, optical axes of the rotating anodes converging at the receiver in a triconic tube intended, like the ten tubes on eleven of the preferred embodiment of the present invention, to the only therapeutic irradiation by means of the X-ray multiple beam tubes. The receiver here being the scattering medium of electromagnetic interaction of said beams of therapeutic irradiation.

La figure 8 est un diagramme illustrant une modification, selon un autre mode de réalisation de la présente invention, où l'orbite du portique rotatif de l'appareil de la Fig. 6, dispose cette fois-ci de neuf tubes à rayons X d'orthovoltage 20,21, 22,23, 24, 25, 26, 27 et 28 placés à l'intérieur du statif, pour traiter de façon thérapeutique une lésion cible 19 placée à l'isocentre de rotation d'un radioscanner CT, dans un mode de réalisation à 19 à 23 tubes, dont dix sont disposés deux à deux sur cinq paires d'hémi-arceaux extérieurs. La difficulté d'une telle prouesse technique sur un radioscanner CT de 4ème génération est évidente, illustrant du même coup ainsi Fig. 8 is a diagram illustrating a modification, according to another embodiment of the present invention, in which the orbit of the rotating gantry of the apparatus of Fig. 6, this time has nine orthovoltage X-ray tubes 20,21, 22,23, 24, 25, 26, 27 and 28 placed inside the stand, to therapeutically treat a target lesion 19 placed at the rotation isocenter of a CT CT scanner, in one embodiment with 19 to 23 tubes, ten of which are arranged in pairs on five pairs of outer half-hoops. The difficulty of such technical prowess on a 4th generation CT CT is obvious, illustrating at the same time

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l'encombrement que cela peut représenter ainsi que les limites de la maîtrise de la diffusion primaire et secondaire dès lors que l'on s'éloigne du mode préférentiel de réalisation décrit ci-dessus, à la figure 6.  the congestion that may represent as well as the limits of the control of the primary and secondary diffusion when one moves away from the preferred embodiment described above, in Figure 6.

Les figures 9 et 10 reprises de notre brevet n 01/16812 illustrent schématiquement les orbites de radioscanners à phases multiples de balayage hélicoïdal, dont s'inspire la présente invention et illustre le principe de leur adaptation pour réaliser un débit de dose élevé (d'orthovoltage) en vue des actes de Radiothérapie. FIGS. 9 and 10, taken from our patent No. 01/16812, schematically illustrate the orbits of multi-phase helical scan radioscanners inspired by the present invention and illustrate the principle of their adaptation to achieve a high dose rate (FIG. orthovoltage) for Radiotherapy.

5. Exposé détaillé et mode de réalisation
Peu utilisée, en science jusqu'au début du XXeme siècle, la symétrie est devenue grâce à Pierre Curie un véritable outil de prévision de phénomènes nouveaux, comme la diffusion isotropique en milieu tissulaire. Grâce à lui, la symétrie a endossé le statut de grande loi physique : lorsque certaines causes produisent certains effets, les éléments de symétrie des causes doivent se retrouver dans les effets produits , ou inversement lorsque certains effets révèlent une certaine dissymétrie, cette dissymétrie doit se retrouver dans les causes qui lui ont donné naissance . Il en est ainsi de l'anarchie tumorale à laquelle s'adresse l'arsenal de l'irradiation thérapeuti-que de la Radio-Oncologie. La diffraction des rayons X (cf. figure lb) provenant d'un faisceau unique montre, du point de vue de la symétrie stricte, un aspect très particulier qui donne une idée sur la manière où se produit la diffusion avec plus ou moins d'angle en direction de la trans-action électromagnétique incidente, dépendant du seul spectre caractéristique d'un faisceau donné, et l'interaction électroma-gnétique, où il n'existe plus à l'équilibre aucune spécificité et où le spectre peut s'élargir en harmoniques et sous harmoniques multiples et se densifier à la fois, dans un volume donné tout en diffusant tout azimut en condition de symétrie structurelle d'organisation isotropique parfaite. Dans la mesure où la spectroscopie est une méthode qui permet de détecter la présence de différents composants chimiques dans un objet, en analysant la lumière qu'il émet lorsqu'il a été porté à des températures élevées, irradier avec une diffusion d'énergie tout azimut et d'une large gamme possible permet de toucher toutes les cordes organiques sensibles. C'est pourquoi on a toujours eu à c#ur dans la présente invention de réduire l'importance de la porte d'entrée voire même de l'hétérogénéité du milieu diffusant, pour favoriser l'escalade in situ de la dose. Un spectre plus large inclut dans son domaine d'influence le plus d'éléments possibles.
5. Detailed statement and embodiment
Little used, in science until the beginning of the XXth century, the symmetry became thanks to Pierre Curie a real tool of forecasting of new phenomena, as the isotropic diffusion in tissue medium. Thanks to him, symmetry has assumed the status of great physical law: when certain causes produce certain effects, the elements of symmetry of causes must be found in the effects produced, or conversely, when certain effects reveal a certain dissymmetry, this dissymmetry must occur. find in the causes that gave birth to him. This is the case with the tumoral anarchy to which the arsenal of the therapeutic irradiation of Radio-Oncology is addressed. The diffraction of X-rays (see Figure lb) from a single beam shows, from the point of view of strict symmetry, a very particular aspect which gives an idea of the way in which the diffusion with more or less angle in the direction of the incident electromagnetic trans action, depending only on the spectrum characteristic of a given beam, and the electromagnetic interaction, where there is no specificity in equilibrium and where the spectrum can widen in harmonics and under multiple harmonics and densify at the same time, in a given volume while diffusing all azimuth in condition of symmetric structure of perfect isotropic organization. Since spectroscopy is a method of detecting the presence of different chemical components in an object, by analyzing the light it emits when it has been brought to high temperatures, irradiating with a scattering of energy. azimuth and a wide range possible can touch all sensitive organic strings. This is why it has always been the heart of the present invention to reduce the importance of the entrance door or even the heterogeneity of the scattering medium, to promote in-situ escalation of the dose. A broader spectrum includes as many elements as possible in its sphere of influence.

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On peut aujourd'hui penser que les expériences réussies sur des modèles d'irradiation thérapeutique en miroir, comme celui du Bilinac, sur lequel la simulation clinique s'effectue, dans un des modes de réalisation, par un CT scanner Imatron Festrac à faisceau d'électrons, tel que dans l'invention n 01/01133, ont permis d'acquérir cette assurance nécessaire avant d'oser s'attaquer à l'intégration efficiente dans un ensemble d'irradiation thérapeutique des CT scanners de 3ème ou 4eme génération à une ou plusieurs phases de balayage hélicoïdal, en vue de la planification et de la surveillance de traitement en parallèle sur une console de dosimétrie en ligne couplée au système d'acquisition des données (DAS) du CT scanner. It can now be thought that successful experiments on mirrored therapeutic irradiation models, such as that of Bilinac, on which the clinical simulation is carried out, in one embodiment, by a Imatron Festrac CT CT scan beam. electrons, as in the invention No. 01/01133, have allowed to acquire this necessary assurance before daring to attack the efficient integration in a set of therapeutic irradiation CT CT scanners of 3rd or 4th generation to one or more helical scan phases, for parallel processing planning and monitoring on an on-line dosimetry console coupled to the CT scanner data acquisition system (DAS).

L'invention concerne donc un dispositif et plusieurs procédés qui se caractérisent en ce qu'il est un appareil léger et peu encombrant qui permet d'irradier simultanément un seul et même objet et de générer en même temps des images diagnostiques cinéscanographiques dudit objet avec leurs mouvements physiologiques ou non de tomographie assistée par ordinateur, dans une symétrie particulière d'irradiation satisfaisant à la fois aux trois exigences : simulation du traitement, dosimétrie et traitement proprement dit, et consistant en une Radiothérapie dynamique imageguidée dont le rayonnement s'effectue systéma-tiquement d'albédo faible, transaction, vers un albédo élevé et de très grande précision, l'interaction, et recueillir enfin des données statistiques de variabilités au cours du temps desdites images dynamiques, est l'objectif de la présente invention. Mettre à profit d'autre part, dans cette Radiothérapie image-CT-guidée dynamique, l'interaction dans un volume représentatif de l'anisotropie de la lésion cible et de l'ensemble de la partie balayée du corps du patient ; choisir un point fixe de référence anatomique dans l'image représentée avec ses variances physiologiques involontaires voire même volontaires; et choisir au moins une image tridimension-nelle (3D) à partir d'une séquence de telles images par rapport à une fonction des positions relatives de la partie du corps en mouvement et du point fixe de référence placé exactement à l'isocentre commun 1 de rotation des faisceaux 3-D multiples convergeants et du volume cible, dans la séquence statistiquement significative d'images, pour délivrer correctement la dose, dans des conditions proches d'une irradiation interstitielle par implants intratumoraux ou intracavitaires, minimisant substantiellement la dose à l'ensemble des tissus environnants. The invention thus relates to a device and several methods which are characterized in that it is a light and compact device which makes it possible to irradiate simultaneously one and the same object and to generate at the same time cineccanographic diagnostic images of said object with their physiological or non-physiological movements of computer-assisted tomography, in a particular symmetry of irradiation satisfying at the same time the three requirements: simulation of the treatment, dosimetry and actual treatment, and consisting of a dynamic radiotherapy imageguidée whose radiation is effected systematically In this case, the objective of the present invention is to provide a low albedo, a transaction, a high albedo and very high accuracy, the interaction, and finally to collect statistical data of variability over time of said dynamic images. In this dynamic image-CT-guided radiotherapy, the interaction in a volume that is representative of the anisotropy of the target lesion and of the entire swept portion of the patient's body; choose an anatomical reference fixed point in the image represented with its involuntary or even voluntary physiological variances; and selecting at least one three-dimensional image (3D) from a sequence of such images with respect to a function of the relative positions of the moving body part and the reference fixed point exactly at the common isocenter 1 of rotation of the converging multiple 3-D beams and the target volume, in the statistically significant sequence of images, to correctly deliver the dose, under conditions close to interstitial irradiation by intratumoral or intracavitary implants, substantially minimizing the dose to the patient. all surrounding tissues.

Le fait qu'une image tridimensionnelle (3D) soit affichée par un système informatique médical sans référence à aucun point de repère anatomique constitue un problème car les images ne peuvent être ensuite comparée les unes avec les autres par The fact that a three-dimensional (3D) image is displayed by a medical computer system without reference to any anatomical landmark is a problem because the images can not then be compared with each other by

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rapport à une même surface de référence et à un même axe de référence conformément au brevet WO 01/03065, une image tridimensionnelle est structurée en fon- ction des données d'images de tomographie multisection. Un point de repère anatomique de l'image tridimensionnelle affichée est spécifié et une surface de référence est créée en fonction de ce point de repère. Ce bref aperçu esquisse le cadre concep- tuel à triple niveau : préparatoire, thérapeutique, ainsi qu'un outil de surveillance dosimétrique de la nouvelle invention et se propose dorénavant d'ouvrir une réfle- xion sur les décisions d'allocation qui en découlent, dans le cadre de la préparation du traitement de la dose à la tumeur et aux tissus sains. C'est pourquoi l'objet de la nouvelle invention est de construite sur une base de la symétrie icosaédrique particu- lière, très flexible et non permanente, pour irradier simultanément un volume cible visualisé en permanence au sein de l'organisme avec une multitude de symétries en miroir alternant dans le temps, avec des degrés variables en un mouvement ondula- toire (sinusoïdal) parfait de dissymétrie et de façon très précise, et un procédé pour . saisir, en fonction du temps avec la cinéscanographie des modifications topographi- ques par les méthodes statistiques, mais aussi les hétérogénéités tissulaires, tel que dans le brevet PCT/US00/28879. Lorsque le système est à la position de parfaite géométrie icosaédrique représentée dans la figure 2, la diffusion secondaire est isotropique. Cette dernière est ensuite orientée dans l'espace par déformation prog- . ressive de l'icosaèdre pour épouser exactement la forme plus ou moins irrégulières de la lésion cible reconstruite en 3D par cinéscanographie avec toutes ses aspérités des contours morphologiques. Cette dernière anisotropie de diffusion volontairement mise en place lors du dépôt orienté de l'énergie radiante simultanée constitue la nouvelle Radiothérapie conformationnelle d'interaction électromagné-tique, dans un . seul et même volume cible, des faisceaux simultanés multiples d'irradiation thérapeutique. L'élément déterminant du dépôt d'énergie n'est donc plus l'atténuation en profondeur et celui de la conformation n'est pas du tout le système d'iris placé autour de la source, mais une construction spatio-temporelle par composition à objectif géométrique 3-D d'incidences desdits faisceaux. Nous en . concluons, en ce qui nous concerne, que les résultats sont, du point de vue spectral, dans une gamme plus complète d'énergie radiante allant de la valeur d'énergies radiantes incidentes à l'énergie intratissulaire secondaire diffusante la plus faible.  With regard to the same reference surface and to the same reference axis according to the patent WO 01/03065, a three-dimensional image is structured as a function of multisection tomography image data. An anatomical landmark of the displayed three-dimensional image is specified and a reference surface is created based on this landmark. This brief overview outlines the three-pronged conceptual framework: preparatory, therapeutic, as well as a dosimetric monitoring tool of the new invention, and henceforth proposes to open a reflection on the resulting allocation decisions. as part of the preparation of dose treatment for tumor and healthy tissue. This is why the object of the new invention is to construct on the basis of the particular icosahedral symmetry, which is very flexible and non-permanent, to simultaneously irradiate a target volume permanently visualized within the body with a multitude of mirror symmetries alternating in time, with varying degrees in a perfect (unsymmetrical) sinusoidal motion of dissymmetry and a method for. seize, as a function of time, with the cinescanography of topographical modifications by statistical methods, but also tissue heterogeneities, such as in patent PCT / US00 / 28879. When the system is at the position of perfect icosahedral geometry shown in Figure 2, the secondary scattering is isotropic. The latter is then oriented in space by deformation prog-. resurrects the icosahedron to fit exactly the more or less irregular shape of the target lesion reconstructed in 3D by cinecanography with all its asperities morphological contours. This last diffusion anisotropy voluntarily put in place during the oriented deposit of the simultaneous radiant energy constitutes the new conformational radiotherapy of electromagnetic-tick interaction, in one. single and same target volume, simultaneous multiple beams of therapeutic irradiation. The determining element of energy deposition is thus no longer the attenuation at depth and that of the conformation is not at all the iris system placed around the source, but a spatio-temporal construction by composition at the source. 3-D geometric objective of incidences of said beams. We . conclude, for our purposes, that the results are, from a spectral point of view, in a more complete range of radiant energy ranging from the value of incident radiating energies to the lowest diffusing secondary intratissive energy.

L'essentiel de la dose étant celle réalisée par les collision des particules radiantes entre elles et entre elle le milieu diffusant dans lequel a lieu lesdites collisions, que nous allons examiner ci-après.  The bulk of the dose is that achieved by the collision of the radiating particles with each other and between them the scattering medium in which said collisions take place, which we will examine below.

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5. 1. - Dif fusion isotropique d'énergies radiantes convergentes L'usage d'un radioscanner CT à tubes à rayons X multiples, avec plusieurs tubes à projection polyconique des rayons X, attachés au statif du scanner pour réduire le temps de traitement requis par radiothérapie peut se faire, dans un des modes de réalisation du dispositif, modèle non illustré, par un radioscanner CT à trois tubes à rayons X avec les tubes localisés à 120 degrés l'un de l'autre sur placés sur l'orbite du portique rotatif à l'intérieur statif, à l'extérieur duquel sont disposés en triangle de part et d'autre six tubes sur portiques stationnaires. Pour le besoin de la descrip- tion de la présente invention se caractérise, en effet en se référant au schéma de la fi- gure 4, qui est le mode de notre préférence, et à la figure 8, en ce qu'un nombre d'odd (trois, cinq, neuf) des tubes à rayons X sont placés à l'intérieur d'un statif de scanner (hélicoïdal) de 3ème (G-3) ou de 4ème générations (G-4) à rangées multiples de détecteurs et dispose de deux systèmes de portique, stationnaire et rotatif de conceptions différentes de ceux fixes, illustrés par les figures 3a et 3b, placés sur des arceaux 15, 16, 17,18, 19, et 20 accrochés au capot du statif La présente invention comprend d'une part une source de radiation qui pourrait être un tube à rayons X à anode rotative ou anode fixée comme montré dans les Figures 6 et 7 ou un tube à rayons X à anode stationnaire avec refroidissement à huile de l'anode qui délivre généralement plus lentement qu'un tube à anode tournant sa dose de radiation, mais peut fonctionner de façon continue et sans interruptions pour le refroidissement du tube. Pour cette raison, les tubes des rayons X à anodes fixes sont généralement préférés en thérapie aux radiations d'orthovoltage, puisque le temps de traitement est moindre, mais le système multianode est beaucoup plus performant encore.  5. 1. - Isotropic Dif fusion of convergent radiating energies The use of a CT X-ray CT scanner, with several X-ray polyconic projection tubes, attached to the scanner stand to reduce the required processing time In one of the embodiments of the device, the radiotherapy can be radiographed by means of a CT radioscanner with three X-ray tubes with the tubes located at 120 degrees from each other and placed in the orbit of the rotating gantry inside the stand, outside of which are arranged in triangle on either side six tubes on stationary gantries. For the sake of the description of the present invention, it is true with reference to the diagram of FIG. 4, which is the mode of our preference, and FIG. 'odd (three, five, nine) x-ray tubes are placed inside a 3rd (G-3) or 4th generation (G-4) multi-array scanner (helical) scanner stand and has two gantry systems, stationary and rotary designs different from those fixed, illustrated by Figures 3a and 3b, placed on arches 15, 16, 17, 18, 19, and 20 attached to the bonnet of the stand The present invention comprises on the one hand a radiation source which could be a rotary anode or anode X-ray tube fixed as shown in FIGS. 6 and 7 or a stationary anode X-ray tube with oil cooling of the anode which delivers generally slower than anode tube rotating its radiation dose, but little t operate continuously and without interruptions for cooling the tube. For this reason, fixed anode x-ray tubes are generally preferred in orthovoltage radiation therapy, since the processing time is less, but the multi-mode system is much more efficient.

L'appareil est conçu comme un appareil d'irradiation CT-guidée de telle sorte qu'il puisse produire, à des fins de simulation, de conception et d'élaboration de traite- ment assistées par ordinateur de n'importe quelles sources des radiations, par tomodensitométrie une imagerie 4-D dynamique, et se caractérise en ce que la délivrance de la dose de radiothérapie au moyen des sources synchrones multiples des photons d'orthovoltage 1, 2, 3, 4, 5 et 8,9, 10,11, 12,13, par exemple dans la figure 4, en vue d'actes de Radiothérapie à très grande probabilité de contrôle tumoral sans la contrepartie de complication et avec par conséquent d'énormes possibilités d'escalade de dose non sans contrôle interactif de la position des rayons
X et de l'exposition utilisant les données des images diagnostiques instantanées multicouches ainsi que les caractéristiques dosimétriques desdits faisceaux d'irradiation, comme information de référence et d'optimisation, en cours de
The apparatus is designed as a CT-guided irradiation apparatus so that it can produce, for the purposes of simulation, design and development of computer aided processing of any radiation sources. , by CT-scan dynamic 4-D imaging, and is characterized in that delivery of the radiotherapy dose by means of multiple synchronous sources of orthovoltage photons 1, 2, 3, 4, 5 and 8,9, 10, 11, 12, 13, for example in FIG. 4, with a view to radiotherapy procedures with a very high probability of tumor control without the complication counterpart and consequently with enormous possibilities of dose escalation not without interactive control of the position of the rays
X and exposure using the data of the multilayer instantaneous diagnostic images as well as the dosimetric characteristics of said irradiation beams, as reference and optimization information, being

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traitement et à chaque instant, permettant de prévenir la survenue éventuelle de complication, et de prédire l'exactitude de la visée balistique et de la dosimétrie en ligne et en temps réel. Le système de scanographie aux rayons X comprend un dispositif d'affichage, six portiques stationnaires illustrés dans les figures 3a, 3b et un portique rotatif ou statif avec tubes montés sur l'orbite de rotation autour du sujet munis ou non d'un générateur par tube, une table d'examen munie d'un détecteur des rayons X et un système de commande des rayons X relié au dispositif d'affichage ou écran tactile, au portique et à la table d'examen et des moyens pour diriger lesdits faisceaux photoniques simultanés produits par lesdits tubes à rayons X dans la matière devant être irradiée pas seulement à partir des situations aux antipodes des sources mais également selon d'autres compositions géométriques spatio-temporelles de convergence. La commande des rayons X comporte une entrée utilisateur pour indiquer la prochaine exposition des rayons X.  treatment and at any time, to prevent the occurrence of possible complications, and predict the accuracy of ballistic sighting and dosimetry online and in real time. The X-ray scanning system comprises a display device, six stationary gantries illustrated in Figures 3a, 3b and a rotating gantry or stand with tubes mounted on the rotating orbit around the subject with or without a generator. tube, an examination table provided with an X-ray detector and an X-ray control system connected to the display device or touch screen, the gantry and the examination table and means for directing said photon beams simultaneously produced by said X-ray tubes in the material to be irradiated not only from the antipode situations of the sources but also according to other spatio-temporal geometric convergence compositions. X-ray control has user input to indicate the next X-ray exposure.

En se référant aux dessins des figures 4 et 8, un nombre d'odd respectif de cinq et de neuf des tubes à rayons X angulairement espacés de façon équivalente tout autour du statif, de telle sorte qu'ils procurent une balance de poids et, puisque les faisceaux ne sont pas colinéaires, évite l'alignement des faisceaux sur un seul et même axe ; un modèle de cinq tubes à rayons X rotatifs pourrait, par exemple, être utilisé en lieux et places du modèle à trois tubes. Ainsi que le montrent les figures 4 et 8, des tubes à plusieurs anodes tournantes, illustrés schématiquement par les figures 6 et 7, dont respectivement un seul 4 et 20 est destiné à l'imagerie, sont utilisés à l'intérieur du statif, pendant que les tubes à plusieurs anodes stationnaires (une anode stationnaire dissipant la chaleur, refroidie à l'huile) ou tournantes, selon les modes de réalisation, et à faisceaux convergeants à l'isocentre, illustrés à la figure 7, disposés à l'extérieur du capot du statif, tel qu'à la figure 3a et 3b sont utilisés uniquement pour la thérapie aux radiations. Le mode de réalisation le plus simple de la présente invention est, comme nous l'avons souligné ci-dessus, celui ayant trois tubes à rayons X seulement embarqués sur le portique rotatif et six autres sur les portiques stationnaires, dont trois de chaque coté du statif ainsi que des moyens pour diriger les faisceaux photoniques produits par lesdits tubes à rayons X. C'est aussi ce dernier non représenté par un dessin qui est le mode le plus simple et le moins cher à réaliser, y compris dans un ensemble ayant un générateur par tube à rayons X embarqué. En effet, en une combinaison d'au moins trois (cinq, neuf) tubes à quatre (trois) anodes convergentes à l'isocentre dans un même statif, type Tri-Quatri-X, on réalise par exemple une Scanographie 4-D à phases de balayage multiples, tel que Referring to the drawings of FIGS. 4 and 8, a respective odd number of five and nine of the X-ray tubes angularly equivalently spaced around the stand, such that they provide a weight balance and, since the beams are not collinear, avoids the alignment of the beams on one and the same axis; a model of five rotating X-ray tubes could, for example, be used in places and places of the three-tube model. As shown in FIGS. 4 and 8, tubes with several rotating anodes, schematically illustrated in FIGS. 6 and 7, of which only one 4 and 20 respectively are intended for imaging, are used inside the stand, while that the tubes with several stationary anodes (a stationary anode dissipating the heat, cooled with the oil) or rotating, according to the embodiments, and with beams converging at the isocentre, illustrated in Figure 7, arranged outside of the stand cover, as in Figure 3a and 3b are used only for radiation therapy. The simplest embodiment of the present invention is, as we have pointed out above, that having three X-ray tubes only embarked on the rotating gantry and six others on stationary gantries, including three on each side of the as well as means for directing the photon beams produced by said X-ray tubes. It is also the latter not represented by a drawing which is the simplest and cheapest way to achieve, including in a set having a embedded X-ray tube generator. Indeed, in a combination of at least three (five, nine) tubes with four (three) anodes converging at the isocenter in the same stand, type Tri-Quatri-X, for example a 4-D CT scan is carried out. multiple scanning phases, such as

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dans les figures 9 et 10, dont une seule phase sert à l'imagerie scanographique en même temps qu'à la radiothérapie, par les autres phases et par les tubes externes au statif, en disposant les tubes de la manière suivante : trois (selon le mode, cinq phases de balayage hélicoïdal et quatre sources focales d'anode sur chaque tube) tubes à quatre anodes (tournantes) sur l'orbite du statif balayant en projection tétraconique en trois (cinq) phases sur une largeur de réseau de 100 mm x 3 (x 5) et une vitesse de translation du support patient, en cours de scanographie, de 60 cm/s en vue des reconstructions 3-D dynamiques. Dans ce mode d'opération où, contrairement au dispositif de James Winter, les données à partir d'un nombre de rotations seraient ajoutées par itération, pour former ensemble les données d'imagerie CT 4-D dynamique destinée à la surveillance en temps réel de la procédure de thérapie aux radiations.  in FIGS. 9 and 10, of which only one phase is used for the CT imaging at the same time as for the radiotherapy, for the other phases and for the tubes external to the stand, by arranging the tubes in the following way: the mode, five helical scan phases and four anode focal sources on each tube) four-anode (rotating) tubes in the orbit of the tetraconic projection stand in three (five) phases over a 100 mm grating width x 3 (x 5) and a translational speed of the patient support, during a CT scan, of 60 cm / s for dynamic 3-D reconstructions. In this mode of operation where, unlike James Winter's device, data from a number of rotations would be added by iteration, to form together dynamic CT 4-D imaging data for real-time monitoring of the radiation therapy procedure.

Par ailleurs, on sait que, dans les installations de traitement aux rayons X des patients, l'appareil des rayons X ne fonctionne pas pendant le temps où chaque patient est installé de façon adéquate dans la salle de traitement. Généralement le temps de préparation du patient est environ deux fois le temps réel d'irradiation. De là, on en déduit qu'une installation donnée n'est réellement fonctionnelle que sur un tiers environ du temps disponible. La présente invention a pour autre objectif de réduire ce temps mort par une gestion électronique à système multiplex et automatisation appropriée des manipulations concentrées en un moment pour en diminuer la durée, sachant que dans le cas de l'irradiation par deux faisceaux simultanés de l'arrangement schématisé à la figure 5 et décrit dans le brevet n 01/01133, inclut l'usage d'une unité unique d'énergie de haute fréquence pour conduire alternativement au moins deux guides d'ondes de façon concentrique, telle qu'illustré schématiquement à la figure 5, la capacité patient-traitant d'une telle installation d'un accélérateur linéaire à micro-onde est multipliée par huit pour une augmentation en coût du capital investi qui est seulement une petite fraction du coût total d'une nouvelle installation complète. Des descriptions rigoureuses de la fluence de photons ou autres particules radiantes dans le milieu diffusant d'interaction sont données avec plus de détail dans le brevet sus-mentionné n 01/01133, comme un type d'interaction le plus simple mettant en jeu deux faisceaux simultanés d'irradiation thérapeutique dans une symétrie de collision en miroir. La présente invention étend encore ce concept technique à plusieurs faisceaux synchrones avec plusieurs symétries en miroir et une automatisation encore plus poussée. On the other hand, it is known that in X-ray patient treatment facilities, the x-ray machine does not operate for the time each patient is properly installed in the treatment room. Generally the preparation time of the patient is about twice the actual irradiation time. From this, it can be deduced that a given installation is only really functional on about a third of the available time. Another object of the present invention is to reduce this dead time by a multiplex system electronic management and appropriate automation of the manipulations concentrated in a moment to reduce the duration, knowing that in the case of irradiation by two simultaneous beams of the Arrangement schematized in Figure 5 and described in the patent No. 01/01133, includes the use of a single unit of high frequency energy to drive alternately at least two waveguides concentrically, as shown schematically In Figure 5, the patient-treating capacity of such a microwave linear accelerator facility is multiplied by eight for an increase in cost of capital invested which is only a small fraction of the total cost of a new installation. complete. Rigorous descriptions of the fluence of photons or other radiating particles in the interaction diffusing medium are given in more detail in the aforementioned patent No. 01/01133, as a simplest type of interaction involving two beams. simultaneous therapeutic irradiation in mirror collision symmetry. The present invention further extends this technical concept to several synchronous beams with several mirror symmetries and further automation.

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L'absence de biais signifie, dans la figure la, que les impacts balistiques des tirs obtenus avec les différentes incidences ainsi que les alignements des faisceaux par rapport à l'objectif ne s'écartent pas, au cours des fractions successives (ou échantillonnages) de traitement, de la vraie topographie de la lésion subissant les influences lans l'espace et dans le temps des mouvements volontaires et physiologiques involontaires. Une variance faible de ces impacts des tirs indique en effet que les estimations d'impacts des tirs des rayons sont peu dispersées autour des coordonnées de la lésion cible et qu'il y a peu d'écart entre les valeurs issues de l'estimation et la topographie réelle et sa variabilité dans le temps. Ainsi tout contrôle non optimal de la tumeur expose, en raison de l'existence de biais, au risque de récidive ou de reprise évolutive dès que l'irradiation thérapeutique imparfaitement conduite cesse. The absence of bias means, in figure la, that the ballistic impacts of the shots obtained with the different impacts as well as the alignments of the beams with respect to the objective do not deviate, during the successive fractions (or samplings). of treatment, of the true topography of the lesion undergoing influences in space and time involuntary voluntary and physiological movements. A low variance of these fire impacts indicates that the estimates of the impacts of the ray shots are little dispersed around the coordinates of the target lesion and that there is little difference between the values resulting from the estimation and the actual topography and its variability over time. Thus any non-optimal control of the tumor exposes, because of the existence of bias, to the risk of recurrence or evolutionary recovery as soon as the therapeutic irradiation imperfectly carried out ceases.

En pratique quotidienne et selon les études, 1/3 des patients traités ne répondent pas. In daily practice and according to the studies, 1/3 of the treated patients do not respond.

Ces derniers chiffrent doivent être interprétés à la lumière des différentes possibilités d'impact sur la cible par fraction, illustrés schématiquement à la figure la. Tandis que la figure lb montre par la diffraction d'un faisceau unique des rayons X dans un milieu diffusant de structure quasi cristalline, la consistance du projectile utilisé et donne une idée non seulement sur le processus de dépôt possible d'énergie radiante dans le milieu de transit et la manière dont la fluence du faisceau diffuse et se décompose dans la direction d'incidence mais permet aussi de se représenter l'inté- rêt que peut apporter le concept technique de diffusion isotropique de l'énergie radiante primaire et secondaire par interaction électromagnétique des plusieurs faisceaux simultanés dirigés sur une même cible. Plusieurs faisceaux simultanés à incidences multiples et convergentes seraient donc plus enrichissants, du point de vue de la diffraction de collision et de la densité de dépôt d'énergie dans le lieu géo- métrique d'interaction électromagnétique. Ce qui du point de vue de la théorie des cibles en augmente le nombre et la probabilité de contrôle tumoral tout comme celle de destruction tissulaire très ciblée, en moins de temps qu'il ne faille dès lors que la sauvegarde des tissus sains rentre en ligne de compte. Cette idée n'est pour-tant pas tout à fait nouvelle, et la technique de base avait déjà vu le jour, en 1861, quand le physicien allemand Gustav Kirchhoff qui analysait la lumière solaire découvrit, grâce au très large spectre solaire, la présence dans le soleil de nombreux éléments connus. Chaque ligne ou groupe de lignes du spectre est la signature d'un ou plusieurs éléments chimiques. La plupart des éléments connus ont donc une caractéristique spectrale bien typée, dont le corollaire est leur irradiation avec un albédo et un spectre relatif conséquent. Puisqu'il est possible d'identifier des compo- These figures must be interpreted in the light of the different possibilities of impact on the target by fraction, illustrated schematically in Figure la. While FIG. 1b shows by diffraction of a single beam of X-rays in a diffusing medium of quasi-crystalline structure, the consistency of the projectile used and gives an idea not only of the process of possible deposition of radiant energy in the medium. and how the fluence of the beam diffuse and decomposes in the direction of incidence, but also allows the interest of the technical concept of isotropic diffusion of primary and secondary radiant energy by interaction. electromagnetic of several simultaneous beams directed on the same target. Several simultaneous beams with multiple and convergent effects would therefore be more enriching, from the point of view of the collision diffraction and the density of energy deposition in the geomagnetic locus of electromagnetic interaction. Which from the point of view of the target theory increases the number and the probability of tumor control as well as that of highly targeted tissue destruction, in less time than it is necessary for the safeguarding of healthy tissue to come online account. This idea is not altogether new, and the basic technique had already emerged in 1861, when the German physicist Gustav Kirchhoff, who analyzed solar light, discovered, thanks to the very broad solar spectrum, the presence in the sun many known elements. Each line or group of lines in the spectrum is the signature of one or more chemical elements. Most of the known elements therefore have a well-typed spectral characteristic, the corollary of which is their irradiation with an albedo and a consequent relative spectrum. Since it is possible to identify

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sés (combinaisons d'atomes de différents éléments) par de groupes de lignes spectrales qu'ils produisent, produire a contrario un faisceau pouvant comporter un spectre très étendu le rend propice à interagir, dans le champ d'interaction des radiations convergentes simultanées, avec un grand nombre possible d'éléments du milieu diffusant, à condition des rayonner avec un spectre actif de fluence large sur cette large gamme d'éléments. C'est cela le raisonnement fondamental qui soustend la règle de symétrie de Pierre Curie.  (groups of atoms of different elements) by groups of spectral lines that they produce, producing on the contrary a beam which can comprise a very wide spectrum makes it suitable to interact, in the field of interaction of the simultaneous convergent radiations, with a large possible number of elements of the scattering medium, provided they radiate with a wide fluence active spectrum over this wide range of elements. This is the fundamental reasoning underlying Pierre Curie's rule of symmetry.

Le problème, pour un faisceau unique, associé à la théorie de la diffusion pour accroître l'absorption de l'énergie est liée à l'anisotropie de ce mode d'irradiation et peut être quantifié en comparant les coefficients d'atténuation dans un milieu donné pour un albédo d'élevé à faible avec le coefficient d'atténuation dérivé de la solution rigoureuse de l'équation de transport (van de Hulst, 1980). Les angles de diffusion étant orientés dans la seule direction d'incidence ou fluence du faisceau unique, il s'avère donc nécessaire d'élargir forcément le champ pour y inclure une certaine marge de sécurité. C'est cette diffusion anisotropique d'énergie radiante dans la seule direction d'incidence (diffusion unidirectionnelle) ou de fluence du faisceau et de l'albédo du milieu diffusant qui en constituent des limites techniques. La spectroscopie est sans aucun doute aujourd'hui un outil important pour l'étude de la structure interne des atomes et des molécules. Irradier cependant convenablement atomes et molécules nécessite de faire appel à une panoplie la plus large possible d'énergies d'irradiation de fluences, incidentes et secondaires, qu'il est possible de moduler avec les différentes intensités spectrales des faisceaux simultanés en interaction. Et l'IMSRT repose justement sur la modulation d'intensité de fluence des différents faisceaux les uns par rapport aux autres et à la conformation de la résultante de leurs angles d'incidence respectifs sur la morphologie de la lésion. Au début du XXème siècle, c'est en grande partie grâce aux identifications spectroscopiques que l'on a pu vérifier en effet les premières théories modernes sur la structure atomique. Aujourd'hui, les mécanismes qui président à l'émission par les atomes d'une lumière de longueurs d'ondes caractéristiques sont en effet bien compris. A l'inverse, une analyse détaillée des modifications d'un spectre, causées par des champs électriques ou magnétiques physiques correspondants subis par les atomes et les molécules est le fondement théorique de la présente invention. Si l'utilisation la plus courante de la spectroscopie ne porte que sur l'analyse de substances inconnues et la détermination de leur composition ; dans la plupart des cas, le spectre indicateur est produit par le rayonnement lumineux que provoque The problem, for a single beam, associated with the theory of diffusion to increase the energy absorption is related to the anisotropy of this mode of irradiation and can be quantified by comparing the attenuation coefficients in a medium given for an albedo of high to low with the attenuation coefficient derived from the rigorous solution of the transport equation (van de Hulst, 1980). Since the scattering angles are oriented in the single direction of incidence or fluence of the single beam, it is therefore necessary to necessarily widen the field to include a certain margin of safety. It is this anisotropic diffusion of radiant energy in the only direction of incidence (unidirectional diffusion) or fluence of the beam and the albedo of the diffusing medium which constitute its technical limits. Spectroscopy is undoubtedly an important tool today for studying the internal structure of atoms and molecules. Irradiating atoms and molecules properly, however, requires the use of the widest possible range of irradiation energies of fluences, incidental and secondary, which can be modulated with the different spectral intensities of the simultaneous beams in interaction. And the IMSRT is based precisely on the modulation of the fluence intensity of the different beams relative to each other and to the conformation of the resultant of their respective angles of incidence on the morphology of the lesion. At the beginning of the 20th century, it was largely thanks to spectroscopic identifications that the first modern theories on the atomic structure were indeed verified. Today, the mechanisms that preside over the emission by atoms of a light of characteristic wavelengths are indeed well understood. Conversely, a detailed analysis of changes in a spectrum caused by corresponding electrical or magnetic fields of atoms and molecules is the theoretical basis of the present invention. If the most common use of spectroscopy relates only to the analysis of unknown substances and the determination of their composition; in most cases, the indicator spectrum is produced by the light radiation that causes

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l'échauffement de la substance inconnue ou la vaporisation d'un petit échantillon dans une flamme ou un arc électrique. Les techniques modernes ont atteint un tel degré de précision que les traces d'un élément n'entrant dans l'échantillon que pour quelques millionièmes peuvent être détectées. L'opération symétrique escomptée de la spectrométrie est l'irradiation létale d'une substance avec un spectre le plus large possible auquel seraient sensibles les différents composants pour balayer des éléments les plus divers et les plus diversifiés de sa structure intrinsèque. Produire un tel spectre n'est possible qu'en faisant interagir plusieurs faisceaux simultanés orientés sur un seul et même objectif reproduisant une infinité des plans en miroir.  heating the unknown substance or spraying a small sample into a flame or arc. Modern techniques have reached such a degree of precision that traces of an element only entering the sample for a few millionths can be detected. The expected symmetrical operation of spectrometry is the lethal irradiation of a substance with the widest possible spectrum to which the various components would be sensitive to scan the most diverse and diversified elements of its intrinsic structure. Producing such a spectrum is possible only by having several simultaneous beams directed on one and the same objective reproduce an infinite number of mirrored planes.

5. 3. - Intégration de la scanographie 4D multicoupes à un dispositif de Radiothérapie
Depuis l'introduction en 2001 des radioscanners multicoupes inframillimétriques à phases de balayages multiples (figures 9 et 10) aptes à produire de l'imagerie 4-D . cinéscanographique ou scanoscopique instantanée, de nouvelles perspectives se sont ouvertes. Pour réduire par exemple le temps de traitement nécessaire à la radiothérapie, un modèle à cinq tubes synchrones en lieu et place du modèle à tubes à rayons X à phases multiples de balayage pourrait être utilisé au sein d'un statif de scanner en une élaboration de CT scanner à trois tubes à rayons X, par exemple, . avec les tubes localisés à 120 degrés l'un de l'autre sur la circonférence du statif. En effet, lorsque des tubes multiples à rayons X sont placés sur orbite dans un statif de scanner, un seul ensemble des détecteurs correspondant au tube scanographique polyconique et une gestion électronique à système multiplex sont nécessaires. Une filtration additionnelle du faisceau par l'usage du cuivre ou d'aluminium dans la fab- . rication de l'ouverture du champ du tube peut être utilisé, en vue d'épargner la peau superficielle, pour durcir les faisceaux de thérapie aux radiations. Ce dispositif est apte à confirmer avec une précision submillimétrique par des méthodes statistiques sans biais le positionnement correct, au cours la procédure de radiothérapie, de la région cible choisie tout en minimisant la dose de radiation en dehors de la région . cible choisie. La puissance est multipliée par deux quand on passe de trois à cinq phases de balayage hélicoïdal avec dans ce dernier cas nécessité technique d'une configuration scanographique plus adaptée de quatrième génération (G-4) du polystéréscanner X de radiothérapie, capable d'une exploration scanographique inframillimétrique de 100-150 mm de longueur par rotation du tube, ceci en moins de temps encore que pour des coupes traditionnelles plus épaisses (5 mm, 10 mm) de
5. 3. - Integration of the 4D multi-cut CT scan into a Radiotherapy device
Since the introduction in 2001 of sub-millimillimetric multiple-scan radioscanners with multiple scanning phases (Figures 9 and 10) capable of producing 4-D imaging. cinéscanographique or instantaneous scanoscopique, new perspectives have opened. To reduce, for example, the treatment time required for radiotherapy, a five-tube synchronous model instead of the multi-phase X-ray tube model could be used in a scanner CT scanner with three X - ray tubes, for example,. with the tubes located 120 degrees apart from each other on the circumference of the stand. Indeed, when multiple X-ray tubes are placed in orbit in a scanner stand, only one set of detectors corresponding to the polyconic CT tube and a multiplex system electronic management are required. Additional filtration of the beam by the use of copper or aluminum in the fab-. The opening of the tube field can be used, in order to spare the surface skin, to harden the radiation therapy beams. This device is able to confirm with a submillimetric precision by unbiased statistical methods the correct positioning, during the radiotherapy procedure, of the chosen target region while minimizing the dose of radiation outside the region. chosen target. The power is multiplied by two when we go from three to five helical scan phases with in the latter case the technical need for a more suitable fourth generation CT scan (G-4) of the X-ray radiotherapy X-ray system, capable of exploration inframillimetric CT scan of 100-150 mm length per rotation of the tube, this in less time than for traditional thicker sections (5 mm, 10 mm)

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l'art. Alors que les radioscanners CT de l'art actuel offrent une gamme limitée d'imagerie, et des épaisseurs de coupe généralement de 1,5 mm jusqu'à 10 mm d'épaisseur, la présente invention modifie cet aspect de l'imagerie en proposant l'imagerie 4-D isotropique, dites multi-phases, autrement plus pratique pour la cara- ctérisation tissulaire et la détermination physiologique des contours surfaciques ainsi que des coupes infra-millimétriques, à partir desquelles on définit exactement le volume intralésionnel d'interaction électromagnétique sans nécessairement recourir à d'autres modalités d'imagerie complémentaire ni à des fusions d'images des modalités très différentes. Les logiciels exacts de reconstruction sont de rigueur en . scanographie 4-D. Raisonner sur la dynamique de mouvement mis ainsi en évidence par les méthodes statistiques et leurs amplitudes physiologiques respectives procure plus de précision aux actes posés. La terminologie appropriée serait ici celles de scanocinématique et de cinéscanographie , voire même cinéscano-scopie , dont est capable la scanographie 4-D pour produire une imagerie physioloque plutôt . que de s'en tenir à l'exploration strictement multi-phase, dont la compréhension prête à confusion avec les phases multiples de l'exploration scanographique 4-D. La présente invention procure également une géométrie 4-D de visualisation de la région cible choisie et de conformer celle-ci par collimation latérale des faisceaux d'irradiation thérapeutique beaucoup plus flexible, destinée à restreindre la diffusion . latérale et l'exposition inutile du patient. Ensuite, la surveillance du traitement peut se faire, à la demande, par une observation visuelle de l'imagerie simultanée. La surveillance de la thérapie est quant à elle automatisée par comparaison informatique des images successives du traitement aux rayons avec une alarme sonore qui se déclenche lorsque l'image change ou se décale. Un changement dans l'image peut . signifier un problème avec le traitement, tel que le mouvement du patient qui déplace la lésion cible hors du champ de tir. La détection de changement d'images peut se faire par des techniques de traitement d'images connues, tel que l'intégrale de la différence moyenne au carré entre les images, ou la comparaison des centroïdes d'images, ou encore la détection des mouvements volontaires notamment . par corrélation croisée. Ceci d'autant que la présente invention est dotée du système conçu par Masatake, Nukui, et Akihiko Nishide ou Procédé de tomodensitométrie, procédé de détection de la position centrale d'un sujet et tomodensitomètre. WO
01/49177 (12 juill. 2001) PCT/IB00/020467 (28 déc. 2000) (7 janvier 2000 JP)(GE
Yokogawa Medical Systems, Ltd). Ce système permet de détecter si la position cen- . traie d'un sujet est décalée par rapport à un centre de balayage et de notifier à un
art. While CT scanners of the present art offer a limited range of imaging, and generally cut thicknesses of 1.5 mm up to 10 mm thick, the present invention modifies this aspect of imaging by proposing 4-D isotropic multi-phase imaging, which is more practical for tissue characterization and the physiological determination of surface contours as well as infra-millimetric slices, from which the intralesional volume of electromagnetic interaction is accurately defined. without necessarily resorting to other modes of complementary imaging or image fusions of very different modalities. The exact reconstruction software is de rigueur. 4-D CT scan. Reasoning on the dynamics of movement thus highlighted by the statistical methods and their respective physiological amplitudes provides more precision to the actions taken. The appropriate terminology would be here those of CT and kinescanography, or even kinescano-scopie, which is capable of 4-D CT to produce rather physiological imaging. than sticking to strictly multi-phase exploration, whose understanding is confusing with the multiple phases of 4-D CT scanning. The present invention also provides a 4-D viewing geometry of the selected target region and conforms it by lateral collimation of the much more flexible therapeutic irradiation beams to restrict diffusion. lateral and unnecessary exposure of the patient. Then, the monitoring of the treatment can be done, on demand, by a visual observation of the simultaneous imaging. The monitoring of the therapy is automated by computer comparison of successive images of radiation treatment with an audible alarm that triggers when the image changes or shifts. A change in the image can. signify a problem with the treatment, such as the movement of the patient moving the target lesion out of the firing range. The image change detection can be done by known image processing techniques, such as the integral of the mean squared difference between the images, or the comparison of the image centroids, or the motion detection. especially volunteers. cross correlation. This is especially so since the present invention is equipped with the system designed by Masatake, Nukui, and Akihiko Nishide or Computed tomography method, a method for detecting the central position of a subject and a CT scanner. WO
01/49177 (12 July 2001) PCT / IB00 / 020467 (28 Dec. 2000) (7 January 2000 JP) (GE
Yokogawa Medical Systems, Ltd). This system makes it possible to detect if the cen- position. of a subject is offset from a scanning center and to notify a

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opérateur humain le résultat de cette procédure de détection, la position centrale du sujet est détectée sur la base du profil d'une vue parallèle projeté selon un angle de visualisation de 90 . Si la distance séparant la position centrale du sujet du centre de balayage dépasse les limites d'une plage pré déterminée (50 cm par exemple), un avertissement s'affiche sur un tube cathodique, lequel avertissement invite l'opérateur à ajuster la position du sujet et à répéter le procédé d'imagerie. La dose aux régions à risque peut être significative-ment réduite en utilisant au moins sept portes d'entrées d'incidence du faisceau de l'art actuel, dans lequel augmenter le nombre de portes d'entrée au-delà de sept ne produit qu'un gain supplémentaire mineur et cette approche augmente pourtant de façon significative le temps de calcul. Mais, il n'en est pas de même de la présente invention utilisant plusieurs faisceaux et donc plusieurs champs simultanés. La précision de déroulement des toutes ces opérations est rigoureusement garantie par une horloge électronique interne.  human operator The result of this detection procedure, the central position of the subject is detected on the basis of the profile of a parallel view projected at a viewing angle of 90. If the distance separating the central position of the subject from the scanning center exceeds the limits of a predetermined range (50 cm for example), a warning is displayed on a cathode ray tube, which warns the operator to adjust the position of the subject and to repeat the imaging process. The dose to the regions at risk can be significantly reduced by using at least seven current beam incidence input gates, in which to increase the number of gateways beyond seven only a minor additional gain and this approach significantly increases the calculation time. However, it is not the same with the present invention using several beams and therefore several simultaneous fields. The accuracy of all these operations is rigorously guaranteed by an internal electronic clock.

. La présente invention concerne, selon le mode de réalisation G-3, un système de tomographie assistée par ordinateur caractérisé en ce qu'il comprend une section stationnaire et une section rotative, tel que dans le brevet EP 1.086.653 Al de
Marconi, liées électriquement par au moins un anneau de glissement d'intercon- nexion ou slip ring. D'un côté, l'anneau de glissement (slip ring) est configuré sous . forme d'une série de segments électriquement conducteurs séparés par des interruptions non-conductrices. De l'autre côté, le même nombre d'émetteur est en contact sélectif avec les segments conducteurs en fonction de la position du châssis rotatif. Il est également inclus un démultiplexeur qui prélève des données d'image à partir d'une pluralité de récepteurs multicouches et réarrange les données d'image en . une séquence prédéterminée. Il est également prévu un encodeur angulaire au démultiplexeur pour l'assistance à la reconstruction des canaux d'image dans la séquence prédéterminée. Dans ces dernières conditions, un seul réseau multi- barrettes des détecteurs DAS est requis pour l'imagerie scanographique en face du tube d'imagerie 4, que ce soit en mode de réalisation conforme à G-3 (figure 4) ou . en mode de réalisation conforme à G-4 (figure 8). Le dispositif d'invention se caractérise en ce que les mouvements du patient sont, en exploration dite multi- phase de la scanographie hélicoïdale polyconique, mieux pris en images : le bougé, la respiration, les battements cardio-vasculaires, le péristaltisme, la déglutition, etc., qui n'auront par contre aucun impact sur la netteté d'une scanographie 4-D quasi instantanée, mais l'exploration diagnostique dite multi-phases permet d'en évaluer
. According to embodiment G-3, the present invention relates to a computer tomography system characterized in that it comprises a stationary section and a rotary section, such as in patent EP 1.086.653 A1 of
Marconi, electrically bonded by at least one intercon- nection slip ring or slip ring. On one side, the slip ring is configured under. form of a series of electrically conductive segments separated by non-conductive interruptions. On the other hand, the same number of emitters are in selective contact with the conductive segments depending on the position of the rotating frame. Also included is a demultiplexer that takes image data from a plurality of multilayer receivers and rearranges the image data into. a predetermined sequence. There is also provided an angular encoder to the demultiplexer for assisting the reconstruction of the image channels in the predetermined sequence. In the latter conditions, a single multi-array array of DAS detectors is required for CT imaging in front of the imaging tube 4, whether in the G-3 compliant embodiment (Fig. 4) or. in embodiment according to G-4 (FIG. 8). The device of invention is characterized in that the movements of the patient are, in so-called multi-phase exploration of the polyconic helical CT, better taken in images: the shake, the breathing, the cardiovascular beats, the peristalsis, the swallowing , etc., which will not have any impact on the sharpness of a 4-D CT scan, but the so-called multi-phase diagnostic

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par méthodes statistiques les amplitudes ou les mouvements transmis de proche en proche. La solution généralement envisagée ailleurs est en revanche la diminution en dessous de 0,5 s du temps de balayage, qui sans être, comme en mode 4-D de la stéréoscanographique X, instantané donne une impression de flou dynamique plutôt qu'elle n'évalue l'amplitude des mouvements volontaires et involontaires. Le gain réalisable du point de vue de la résolution temporelle se traduit non seulement par une grande précision de visée balistique, tenant compte non seulement de la physiologie, mais aussi dans la conjonction, au cours d'une même séance d'irradiation thérapeutique, des effets des plusieurs champs irradiés simultanément . sans parler de l'économie de caches et de conformation des champs par sophistication de la collimation ; de l'économie des contourages et de la reproduction des dessins pour l'étude balistique, ceci dans la mesure où plusieurs cartographies détaillées sont acquises en coupes scanographiques empilées en 3-D de tous ces éléments ainsi que leurs variabilités au cours du temps. Du point de vue . de l'investissement, on gagne sans aucun doute dans le cumul en un seul et même appareil et sur un même site du simulateur CT, de l'accélérateur linéaire 15 MeV et dans la réduction sur les différents postes du temps personnel, notamment autour de la mise en place du patient et des faisceaux. Et du point de vue théorique la prise en compte de la dimension temporelle des actes de radiothérapie n'est pas du tout . négligeable et introduit une nouvelle conceptualisation la stratégie thérapeutique.  by statistical methods the amplitudes or the movements transmitted gradually. The solution generally envisaged elsewhere is, on the other hand, the reduction below 0.5 s of the scanning time, which, while not being, as in the 4-D mode of stereoscanographic X, instantaneous gives an impression of dynamic blur rather than assess the range of voluntary and involuntary movements. The gain achievable from the point of view of the temporal resolution results not only in a great precision of ballistic aiming, taking into account not only the physiology, but also in the conjunction, during the same session of therapeutic irradiation, effects of several irradiated fields simultaneously. not to mention the economy of caches and conformation of the fields by sophistication of the collimation; the economics of contouring and the reproduction of the drawings for the ballistic study, this insofar as several detailed cartographies are acquired in computed tomographic sections in 3-D of all these elements as well as their variabilities over time. From the standpoint . of the investment, it is undoubtedly gaining in the cumulation in a single device and on the same site of the CT simulator, of the 15 MeV linear accelerator and in the reduction on the various positions of the personal time, especially around the placement of the patient and the bundles. And from the theoretical point of view, taking into account the temporal dimension of radiotherapy is not at all. negligible and introduces a new conceptualization of the therapeutic strategy.

5. 3.1. - Antécédents historiques
La première pas dans ce sens a sans doute été réalisée, en vue d'une irradiation thérapeutique image-guidée, par James Winter (brevet E. P. 0 382 560 AI), sous la forme d'un dispositif dit membres masquant et post-masquant, destiné à être utilisé . en tomothérapie séquentielle voire en Radiothérapie tridimensionnelle assistée par ordinateur embarqué sur des scanners X des 1ère 2ème et 3eme générations. Mais l'objet de la présente invention ne s'embarrasse pas de tomothérapie. Le concept technique de J. Winter était déjà révolutionnaire et tablait essentiellement sur ledit membre post-masquant, aligné de préférence avec l'ouverture du membre masquant . et fabriqué tous les deux en un matériau qui atténue l'énergie radiante, à un niveau d'énergie essentiellement uniforme à celle de l'énergie radiante passant à travers le membre masquant, pour parvenir à impressionner le système d'acquisition des données d'images à des fins de Radiothérapie image-guidée. De telle sorte que les détecteurs du scanner, alignés avec le faisceau d'énergie radiante, puissent continuer à procurer l'imagerie nécessaire durant la procédure de thérapie. Ceci devrait assurer
5. 3.1. - Historical antecedents
The first step in this direction has undoubtedly been carried out, with a view to an image-guided therapeutic irradiation, by James Winter (patent EP 0 382 560 AI), in the form of a device called masking and post-masking members, intended to be used. in sequential tomotherapy or in three-dimensional computer-assisted radiotherapy embedded on first and second generation X-ray scanners. But the object of the present invention does not bother tomotherapy. The technical concept of J. Winter was already revolutionary and relied mainly on the post-masking member, preferably aligned with the opening of the masking member. and both made of a material that attenuates the radiant energy, at a level of energy substantially uniform to that of the radiant energy passing through the masking member, to impress the data acquisition system. images for image-guided Radiotherapy purposes. In such a way that the scanner sensors, aligned with the radiant energy beam, can continue to provide the necessary imaging during the therapy procedure. This should ensure

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le positionnement continu de la région choisie pour être irradier, pendant la procédure même de thérapie aux radiations et ce faisant éviterait n'importe quels changements de position qui peut survenir soit du fait du mouvement du patient soit du fait du faux positionnement initial du patient, avant le commencement de la procédure. Ces scanners peuvent délivrer, dans ces conditions en utilisant un seul tube à anode tournante, une dose de radiation approximative de 300 - 400 rads par heure environ, y compris le temps de refroidissement du tube. C'est l'équivalent de deux examens tomodensitométriques diagnostiques séquentiels du rachis par heure, mais avec toutes les coupes orientées sur la même lésion cible (par exemple 120 coupes / heures x 3 rads / coupe = 360 rads / heures).  the continuous positioning of the selected region to be irradiated, during the radiation therapy procedure itself and thereby avoiding any positional changes that may occur either because of patient movement or because of the patient's initial false positioning, before the beginning of the procedure. These scanners can deliver, under these conditions using a single rotating anode tube, an approximate radiation dose of 300 - 400 rads per hour, including the cooling time of the tube. This is the equivalent of two sequential diagnostic CT scans per hour, but with all sections oriented on the same target lesion (eg 120 cuts / hours x 3 rad / cut = 360 rad / hour).

La présente invention se singularise, quant à elle, par l'absence des membres masquants et post-masquants décrits ci-dessus et procède d'une part exclusivement par une cyclothérapie mixte (associée avec des champs fixes), utilisant un nombre d'odd des tubes multi-anodes disposant par ailleurs d'un système antidiffusant dynamique à mâchoires de collimation latérale du faisceau en éventail polyconique, tel que dans le brevet 00/17333, et est, d'autre part destiné, en tant que système estimateur de tous les paramètres d'irradiation en cours de celle-ci, à la simulation CT clinique de planification de traitement, à la dosimétrie en ligne et à la surveillance en temps réel de la délivrance de la dose en même temps que de contrôle permanent de la visée balistique. Une ouverture au niveau de la fente d'irradiation du tube est variée sélectivement en relation avec la localisation (le lieu l'endroit) de la région d'interaction électromagnétique choisie et de la source du faisceau d'énergie radiante, selon le procédé de Hirofumi Yanagita and Masatake Nukui de GE Yokogawa Medical Systems Ltd (Procédé pour l'alignement de l'impact des rayons
X et procédé et dispositif pour tomographie à rayons X EP 1 121 899 Al (08. 08.2001), de manière à faire coïncider la position d'impact de rayons X avec une position fixe à partir du démarrage de l'observation d'un patient à examiner par balayage à l'aide d'un appareil d'émission/détection de rayons X, une position de focalisation des rayons X est prédite sur la base des données statistiques de balayages successifs, et la position d'un collimateur latéral et d'un détecteur de rayons X placés face au faisceau et ajusté de telle sorte que les rayons X atteignent une position fixe sur le détecteur de rayons X et sur l'image de contrôle de la lésion cible.
The present invention is distinguished, in turn, by the absence of masking and post-masking members described above and proceeds on the one hand exclusively by a mixed cyclotherapy (associated with fixed fields), using a number of odd multi-anode tubes also having a dynamic anti-scattering system with side collimation jaws of the polyconic fan-shaped beam, such as in the patent 00/17333, and is, on the other hand, intended as a system estimator of all current irradiation parameters, clinical CT simulation of treatment planning, on-line dosimetry and real-time monitoring of dose delivery as well as permanent aiming monitoring ballistic. An aperture at the irradiation slot of the tube is selectively varied in relation to the location (location) of the selected electromagnetic interaction region and the source of the radiant energy beam, according to the method of Hirofumi Yanagita and Masatake Nukui of GE Yokogawa Medical Systems Ltd. (Process for Radiation Impact Alignment
X and method and device for X-ray tomography EP 1 121 899 A1 (08. 08.2001), so as to align the X-ray impact position with a fixed position from the start of observation of a patient to be scanned with an X-ray emission / detection apparatus, an X-ray focusing position is predicted based on the statistical data of successive scans, and the position of a lateral collimator and an X-ray detector placed facing the beam and adjusted so that X-rays reach a fixed position on the X-ray detector and the target lesion control image.

Ensuite, la présente invention calcule géométriquement l'ouverture requise au niveau des tubes de la fente d'irradiation thérapeutique selon les différents angles d'orientation de l'espace du scanner, pour irradier la lésion cible alors que le scanner Next, the present invention geometrically calculates the aperture required at the tubes of the therapeutic irradiation slot according to the different orientation angles of the scanner space, to irradiate the target lesion while the scanner

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tourne. L'ordinateur peut alors contrôler le processus de traitement en ajustant la sortie des rayons X, l'ouverture de la fenêtre de sortie du faisceau, la position de la table, et la bascule du statif tel que requis pour réaliser le traitement prescrit à la lésion cible visée. La surveillance du traitement peut être faite par observation visuelle sur écran de l'imagerie simultanée. L'enjeu de la faible complication n'est pas seulement rempli en minimisant la seule dose aux organes à risque mais cela est valable pour l'ensemble des tissus non incriminé dans le processus tumoral. La surveillance de la thérapie peut également être automatisée par comparaison aux images successives de l'ordinateur de traitement avec alarme sonore si l'image se modifie. La détection de changement d'image peut être faite par des techniques de traitement d'image tel que l'intégral de la différence moyenne au carré entre les images, ou la comparaison des centroïdes d'image, ou la détection de mouvement par corrélation croisée, etc. L'autre paire des mâchoires ayant un espacement qui procure la largeur axiale du faisceau de radiation en éventail. Chaque mâchoire est sélectivement ajustable comme pour laisser une fente donnée entre ses mâchoires respectives. L'invention comprend également un système et un procédé dit de contrôle interactif de la position des rayons X et de l'exposition en utilisant des données de l'image comme information de référence , tel que dans le brevet EP 1 092 391 Al de General Electric Company (US Patent 418167 - 13. 10.1999), destiné à une application médicale pour y compléter ou remplacer la fluoroscopie.  turned. The computer can then control the processing process by adjusting the X-ray output, the opening of the beam exit window, the table position, and the stand rocker as required to perform the prescribed treatment on the computer. targeted target lesion. Monitoring of the treatment can be done by visual observation on simultaneous imaging screen. The issue of low complication is not only fulfilled by minimizing the only dose to organs at risk but this is valid for all non-incriminated tissues in the tumor process. The monitoring of the therapy can also be automated compared to successive images of the processing computer with audible alarm if the image changes. The image change detection can be done by image processing techniques such as the integral of the mean squared difference between the images, or the comparison of the image centroids, or the cross-correlation motion detection. etc. The other pair of jaws having a spacing that provides the axial width of the fan radiation beam. Each jaw is selectively adjustable as to leave a given slot between its respective jaws. The invention also includes a system and method of interactive control of X-ray position and exposure using image data as reference information, such as in EP 1 092 391 Al de General Electric Company (US Patent 418167 - 13. 10.1999), intended for a medical application to supplement or replace fluoroscopy.

De même, il a été confirmé que les sources des radiations des unités existantes de thérapie aux radiations sont malgré les puissances élevées développées moins performantes que les tubes aux rayons X utilisés actuellement dans la plupart des scanners de tomographie calculée qui procurent un débit de dose plus élevé que ni le cobalt ni d'autres sources ne peuvent le faire. Le tube stéréoscopique de la présente invention va au-delà et procure avec trois fois plus d'anodes un débit trois fois plus élevé, dans un mode de réalisation préféré avec un seul tube triconique trianodique, ou quatre fois plus avec un tube quadriconique tétranodique, dont il existe cinq sur l'orbite de la portique rotative à l'intérieur d'un même statif scanographique en mode quinquaphasé, destiné pour l'un à la localisation en cours de traitement de la lésion par scanographie diagnostique et pour les quatre autres à l'irradiation thérapeutique. La localisation scanographique polyconique instantanée plus exacte des effets isotropiques sur la cible des faisceaux simultanés d'énergie radiante, pendant que le niveau d'énergie inférieur d'irradiation des rayons X de kilovoltage standard (80 - 120 kV) autorise le rehaussement par leur interaction dans le tissu Similarly, it has been confirmed that the radiation sources of the existing radiation therapy units are in spite of the higher developed powers that perform less well than the x-ray tubes currently used in most computed tomography scanners which provide a higher dose rate. high that neither cobalt nor other sources can do it. The stereoscopic tube of the present invention goes further and provides with three times as many anodes a flow rate three times higher, in a preferred embodiment with a single triconic trianodic tube, or four times more with a quadriconic tetranodic tube. of which there are five in the orbit of the rotating gantry inside a same CT scanner, destined for one to the location being treated of the lesion by diagnostic CT and for the other four to therapeutic irradiation. The more accurate instantaneous polyconic CT localization of isotropic effects on the target of simultaneous beams of radiant energy, while the lower standard kilovoltage X-ray irradiation energy level (80-120 kV) allows enhancement by their interaction in the fabric

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cible de la dose d'iode de la région cible et un RBE plus élevé, par leur passage à des énergies d'orthovoltage. Le patient reposant sur un support généralement fixe.  target of the target region's iodine dose and a higher GWR, by switching to orthovoltage energies. The patient resting on a generally fixed support.

Une série des coupes diagnostiques 4-D et un repositionnement du patient est exécuté si nécessaire, et en ajustant la position de la table en largeur, en profondeur, en hauteur ainsi que plusieurs degré de liberté en inclinaison crânio-podale et latéro- latérale du plateau de ladite table, pour déplacer ainsi la lésion cible à l'isocentre de rotation, à la distance voulue de l'isocentre telle que déterminée par l'usage conventionnel du logiciel de mesure d'affichage d'image du CT scanner décrit dans ce brevet.  A series of 4-D diagnostic slices and a repositioning of the patient is performed if necessary, and adjusting the table position in width, depth, height as well as several degrees of freedom in cranio-podal and lateral-lateral inclination. plateau of said table, to thereby move the target lesion to the isocenter of rotation, at the desired distance from the isocenter as determined by the conventional use of CT scanner image display measurement software described in this patent.

. Le portique et le support patient tournent autour d'un isocentre unique I. La capacité de bascule du statif du CT scanner de la présente invention associée aux degrés de liberté du support patient est géométriquement beaucoup plus flexible que celle disponible avec les accélérateurs linéaires usuels (6 à 15 MeV) utilisés pour la thérapie aux radiations. La présente invention offre finalement un profil amélioré de . dose de radiation par rapport aux unités classiques de radiothérapie du fait d'une rotation continue de cinq sources des faisceaux convergents associés à six sources des faisceaux statiques, réalisant un nombre augmenté des champs fournissant simultanément les faisceaux d'irradiation thérapeutique convergeant sur une même cible. L'art antérieur comprend l'usage des collimateurs variables pour façonner le . faisceau de radiothérapie externe, mais pas en connexion simultanée, comme dans la présente invention, avec les scanners diagnostiques CT, où seule compte la forme du pic de diffusion de l'énergie radiante en interaction dans le milieu diffusant visé. . The gantry and the patient support revolve around a single I isocenter. The CT Scanner stand tilting capacity of the present invention associated with the degrees of freedom of the patient support is geometrically much more flexible than that available with the usual linear accelerators ( 6 to 15 MeV) used for radiation therapy. The present invention finally provides an improved profile of. Radiation dose compared to conventional radiotherapy units due to a continuous rotation of five sources of convergent beams associated with six sources of static beams, realizing an increased number of fields simultaneously providing beams of therapeutic irradiation converging on the same target . The prior art includes the use of variable collimators to shape the. external radiotherapy beam, but not in simultaneous connection, as in the present invention, with diagnostic CT scanners, where only the peak scattering shape of the radiant energy interacting in the targeted scattering medium is counted.

5. 3.2. - Irradiation avec plusieurs plans de symétrie en miroir
En effet une heure d'exposition d'un tube scanographique standard de 120-140 kV . donnerait 360 rads ; il faut 20 minutes de temps si l'on utilise par exemple simul- tanément 3 tubes conventionnels (120-140 kV x 3) sur orbite pour irradier la même cible ; et environ 7-10 minutes avec 3 tubes conventionnels d'orthovoltage (250 kV) + 30 % d'augmentation de la dose du fait de l'effet conjugué des trois, dans le volume cible. Il faut moins de temps encore pour les tubes polyanodiques pour acco- . mplir le même travail par fraction d'irradiation car le dispositif de la présente invention dispose d'un nombre d'odd des tubes à anodes tournantes et sont de capacité thermique élevée et de conception avancée pour produire lesdits faisceaux simultanés de radiation). Des tubes à rayons X angulairement espacés de façon équivalente autour du statif, tel qu'illustré par les figures 4 et 6, procurent une balance de poids. La présente invention est sinon conçue, au niveau de son CPU,
5. 3.2. - Irradiation with several mirrored planes of symmetry
Indeed one hour of exposure of a standard scanographic tube of 120-140 kV. would give 360 rads; it takes 20 minutes of time if, for example, three conventional tubes (120-140 kV x 3) are used simultaneously in orbit to irradiate the same target; and about 7-10 minutes with 3 conventional orthovoltage tubes (250 kV) + 30% dose increase due to the combined effect of the three, in the target volume. It takes less time for the polyanodic tubes for acco. perform the same work by irradiation fraction because the device of the present invention has a number of odd rotating anode tubes and are of high thermal capacity and advanced design to produce said beams of radiation). X-ray tubes angularly spaced equivalently around the stand, as shown in Figures 4 and 6, provide a weight balance. The present invention is otherwise conceived, at the level of its CPU,

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comme un estimateur multifonctions, qui se caractérise en ce qu'il est apte à combiner plusieurs types de symétries en miroir complexes d'irradiation des faisceaux synchrones, allant de la symétrie tétraédrique jusqu'à la symétrie icosaédrique.  as a multifunctional estimator, which is characterized in that it is capable of combining several types of complex mirror symmetries for irradiating synchronous beams, ranging from tetrahedral symmetry to icosahedral symmetry.

5. 4. - Cyclothérapie d'orthovoltage de symétrie icosaédrique En cyclopolystéréothérapie les effets décuplent et le temps est encore réduit, on peut facilement atteindre 300-400 rads à l'ensemble du volume cible en une séance de 5 à 10 minutes de temps d'irradiation y compris le temps de refroidissement du tube, qui commence pendant les diverses synchronisation physiologique et se prolonge pendant le changement des malades sur la table d'irradiation. La présente invention est basée sur un CT scanner de haut voltage utilisant un tube à rayons X de thérapie d'orthovoltage apte à fonctionner à des kilovoltages plus élevés ou orthovoltage pour la thérapie et réaliser des débits plus élevés de dose et de plus grandes énergies d'électrons à efficience élevée de conversion des rayons X avec un pourcentage plus faible d'échauffement du tube (par exemple, 250 kVP) aussi bien pour un contraste d'image plus optimal à des kilovoltages plus faibles (80 - 140 kVP). Dans le mode de réalisation préféré, les tubes des portiques stationnaires incluent soit des anodes stationnaires multiples dissipant la chaleur et refroidie à l'huile ou des tubes à plusieurs anodes tournantes de capacité thermique élevée et de conception avancée, comme le tube stéréographique (de projection en mode biconique, triconique ou encore tétraconique) embarqués sur la portique rotative, pour produire une interaction des faisceaux de radiation multiples, avec plusieurs tubes à rayons X et réaliser non pas une tomothérapie (séquentielle ou hélicoïdale) mais plutôt une cyclothérapie à phases d'irradiation multiples, lorsque associé à un mouvement simultané, tel qu'en scanographie hélicoïdale, de translation continue de la table, limitée au volume cible. 5. 4. - Icosahedral Symmetry Orthovoltage Cyclotherapy In cyclopolysterotherapy the effects increase tenfold and the time is still reduced, one can easily reach 300-400 rads to the whole target volume in a session of 5 to 10 minutes of time. irradiation including the cooling time of the tube, which begins during the various physiological synchronization and is prolonged during the change of patients on the irradiation table. The present invention is based on a high voltage CT scanner using an orthovoltage therapy X-ray tube capable of operating at higher kilovoltages or orthovoltage for therapy and achieving higher dose rates and higher energies. Electrons with high X-ray conversion efficiency with a lower percentage of tube heating (eg, 250 kVP) for a more optimal image contrast at lower kilovoltages (80-140 kVP). In the preferred embodiment, the tubes of the stationary gantries include either multiple stationary heat-dissipating and oil-cooled anodes or multi-anode tubes of high thermal capacity and advanced design, such as the stereographic (projection) tube. in biconical, triconic or tetraconic mode) embedded on the rotating gantry, to produce an interaction of the multiple radiation beams, with several X-ray tubes and not to perform a tomotherapy (sequential or helical) but rather a phase cyclotherapy. multiple irradiation, when associated with a simultaneous movement, such as in helical CT, continuous translation of the table, limited to the target volume.

C'est la cyclothérapie ultra-rapide d'orthovoltage et de haute précision dans le contexte de la polystéréoradiothérapie CT-guidée à symétries en miroir multiples ou à type de symétrie variable au cours du temps qui allie ondes, lorsque le cycle de passage de la symétrie parfaite à la relative dissymétrie est cinq fois plus rapide que le rythme de rotation du statif qui est d'un cycle par 0,5 s, et particules (photons X) d'irradiation thérapeutique dans son mode opératoire où le choix d'une certaine symétrie d'organisation spatiale des sources a une influence sur l'efficacité de ce It is ultra-rapid orthovoltage and high precision cyclotherapy in the context of CT-guided multiple symmetry symmetry or symmetry-type symmetry over time that combines waves, when the cycle of passage of the Perfect symmetry at the relative dissymmetry is five times faster than the rate of rotation of the stand which is one cycle per 0.5 s, and particles (X photons) of therapeutic irradiation in its operating mode where the choice of a certain symmetry of spatial organization of the sources has an influence on the effectiveness of this

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mode d'allocation d'énergies radiantes diffusant dans la cible de même que l'organisation fonctionnelle du dispositif est adaptée aux problèmes internes d'allocation conformationnelle de dose et d'estimation interactive per-opératoire des conditions exactes de délivrance de ladite dose, apte à réduire l'erreur tant humaine qu'instrumentale par des méthodes statistiques. La revue de la littérature n'indique-telle pas des niveaux élevés d'erreur au sein de la technique de Radiothérapie, dont l'étiologie est certes multifactorielle. Mais, l'effort de résolution est surtout porté sur l'amélioration de performance humaine par une culture de sécurité et d'intervention sous forme de protocoles.  mode of allocation of radiating energies diffusing in the target as well as the functional organization of the device is adapted to the internal problems of conformational dose allocation and interactive intraoperative estimation of the exact conditions of delivery of said dose, suitable to reduce the error both human and instrumental by statistical methods. Does the review of the literature not indicate high levels of error in the radiotherapy technique, whose etiology is certainly multifactorial. But, the effort of resolution is mainly focused on the improvement of human performance by a culture of safety and intervention in the form of protocols.

5.4.1. - Principe générale d'un scanner CT estimateur image-guidée dyna- mique, à des fins de Radiothérapie, de la présente invention basée sur les méthodes statistiques ou radioscanométrie.  5.4.1. The general principle of a dynamic image-guided imaging CT scanner, for Radiotherapy purposes, of the present invention based on statistical methods or radioscanometry.

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour obtenir par radioscanométrie une série de données d'images tridimensionnelles d'un organe généralement en mouvement volontaire et/ou involontaire se déplaçant périodiquement dans l'organisme d'un patient 34, grâce à une source des rayons X 4 et à un dispositif à rayons X comportant un détecteur multicouches de rayons X 14 ou radiocinéscanographie ou encore radiocinéscanoscopie, et des moyens pour diriger les faisceaux photoniques produits par les différentes sources synchrones. Grâce à ce dispositif on obtient en même temps que les séries des données de projection, un signal de mouvement qui se trouvent en relation avec le mouvement périodique de l'organe corporel ou radiocinéscanométrie. L'imagerie en section transversale de la région entière peut être répétée périodiquement pour vérifier le mouvement du patient et le mauvais positionnement du patient et des incidences des différents faisceaux d'irradiation. The invention relates to a method and a device for obtaining by radioscanometry a series of three-dimensional image data of an organ that is generally in voluntary and / or involuntary movement and that moves periodically in the body of a patient 34, thanks to a source X-rays 4 and an X-ray device comprising a multilayer X-ray detector 14 or radiocinescanography or radiocinescanoscopy, and means for directing the photon beams produced by the different synchronous sources. With this device is obtained at the same time as the series of projection data, a motion signal which are in connection with the periodic movement of the body organ or radiocinescannometry. Cross-sectional imaging of the entire region may be periodically repeated to verify patient movement and patient misposition and the effects of different radiation beams.

Si une expérience complexe d'exploration physiologique multi-phase résulte de la réalisation dans un certain ordre, d'une première expérience simple pouvant conduire lors de la simulation clinique à no résultats de mesure différents, ensuite à ni résultats de mesure différents, lors de la première séance ou fraction d'irradiation, suivie d'une deuxième expérience simple lors de la seconde séance pouvant conduire à n2 résultats de mesure différents, puis d'une troisième expérience lors de la deuxième séance et ainsi de suite tout au long de la protraction du traitement aux rayons X ; nombre de résultats distincts possibles de l'expérience globale est égal à n = ni x n2 x n3 x ... x nk pour, outre la simulation de planification, k séances d'irradiation thérapeutique. L'enjeu majeur est celui de déterminer exactement If a complex experiment of multi-phase physiological exploration results from the realization in a certain order, of a first simple experiment which can lead during the clinical simulation to no different results of measurement, then to nor different measurement results, during the first session or fraction of irradiation, followed by a second simple experiment in the second session that can lead to n2 different measurement results, then a third experiment in the second session and so on throughout the protraction of X-ray treatment; number of possible distinct results of the global experiment is equal to n = ni x n2 x n3 x ... x nk for, in addition to the planning simulation, k therapeutic irradiation sessions. The major challenge is to determine exactly

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l'amplitude des erreurs faites, en supprimant au préalable toutes nouvelles opportunités d'erreur et toute subjectivité de mesure, dans : a) la mise en place sur le simulateur des patients par rapport à leur mise en place prévisionnelle, eu égard à l'alignement des faisceaux de traitement planifié sur la cible visée ; et b) dans la répétition sur l'unité de traitement de la mise en place à chaque fraction des patients et d'explorer comment les composantes des différentes erreurs systématiques peuvent-elles être réduites non pas avec un protocole de décision généralement horsligne pour les corrections de la mise en place, mais en faisant appel à un estimateur image-guidée tel que celui préconisé dans la présente invention, évaluant par des méthodes statistiques la mobilité externe volontaire et involontaire et la mobilité interne (mouvements d'organes et mouvements transmis à distance) au cours d'un laps de temps suffisant que pour avoir un échantillonnage statistiquement significatif et représentatif des différentes mobilités en cause. Ces données échantillonnées différemment à chaque séance et appartenant de ce fait à des échantillons distincts ne subissent pas l'influence de la censure des intervalles inter-fractions et garantissent l'excellence scientifique des résultats obtenus.  the amplitude of the errors made, by first eliminating any new opportunities for error and any measurement subjectivity, in: a) the implementation on the simulator of the patients with respect to their predictive setting, in view of the alignment of the planned treatment beams on the intended target; and b) in the treatment unit repetition of placement at each fraction of the patients and to explore how the components of the various systematic errors can be reduced not with a generally off-line decision protocol for corrections implementation, but using an image-guided estimator such as that advocated in the present invention, evaluating by statistical methods involuntary and involuntary external mobility and internal mobility (movements of organs and movements transmitted remotely ) over a sufficient period of time to obtain a statistically significant and representative sample of the different mobilities in question. These data, sampled differently at each session and thus belonging to separate samples, are not influenced by the censoring of inter-fractional intervals and guarantee the scientific excellence of the results obtained.

Chaque faisceau est en Radiothérapie de conformation de plus en plus façonné aujourd'hui par un collimateur rotative pour épouser les irrégularités morphologiques des lésions visées. La tomothérapie présente par ailleurs une modalité évolutive qui, semble-t-il, prône la promesse de conformation de la dose aux volumes tumoraux la meilleure avec une réduction concomitante en lésion radio-induite aux structures environnantes. La présente invention façonne quant à elle la géométrie spatio-temporelle du pic de dépôt d'énergies, comme nous l'avons déjà vu dans le volume d'interaction électromagnétique, en jouant sur les incidences respectives des faisceaux simultanés d'irradiation synchrones ainsi que sur le nombre des sources des rayons X simultanément commutées. C'est ainsi qu'une méthode pour utiliser un faisceau d'énergie radiante à des fins de radiothérapie par faisceaux externes dans laquelle les faisceaux d'irradiation en éventail sont latéralement limités par des volets antidiffusants qui délimitent la largeur du faisceau à la région d'intérêt et inclut l'étape de restreindre les faisceaux d'énergie radiante du scanner en dessous du diamètre entier de la lésion cible (marge de sécurité négative). La forme de la section transversale de l'ouverture de champ du tube importe peu, sauf à diaphragmer pour en limiter l'irradiation inutile. La commutation de différents tubes peut, selon le principe de la scanographie hélicoïdale à phases multiples, s'effectuer simultanément ou chaque source s'allumant indépendamment et la résultante de l'in- Each beam is in conformation Radiotherapy increasingly shaped today by a rotating collimator to match the morphological irregularities of the targeted lesions. Tomotherapy also has an evolutionary modality which, it seems, advocates the promise of conformation of the dose to tumor volumes the best with a concomitant reduction in radiation-induced lesion surrounding structures. The present invention, for its part, shapes the spatio-temporal geometry of the peak of energy deposition, as we have already seen in the electromagnetic interaction volume, by playing on the respective incidences of the synchronous simultaneous beams of radiation as well as on the number of X-ray sources simultaneously switched. Thus, a method for using a radiant energy beam for external beam radiotherapy purposes in which the fan irradiation beams are laterally limited by anti-scattering flaps which delimit the beam width at the region of the beam. and includes the step of restricting radiant energy bundles of the scanner below the entire diameter of the target lesion (negative safety margin). The shape of the cross section of the field aperture of the tube does not matter, except to diaphragm to limit unnecessary irradiation. The switching of different tubes may, according to the principle of multi-phase helical CT, be carried out simultaneously or each source igniting independently and the resultant of the

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teraction doit épouser finalement la forme de la lésion cible. De sorte que pour le fonctionnement en simulation seule, par exemple, le tube scanographique est commuté seul et le dispositif fonctionne en ce moment-là comme un simple scanner monophasé multicoupes à balayage hélicoïdal, avec deux sens opposés de translation en cours de traitement, du support patient dans le tunnel du statif.  teraction must eventually marry the shape of the target lesion. So that for simulation-only operation, for example, the scanner tube is switched on alone and the device operates at this time as a simple helical scan multi-cut single-phase scanner, with two opposite directions of translation during processing, the patient support in the tunnel of the stand.

5. 4.2. - Automatisation du dispositif d'invention L'automatisation touche aujourd'hui un nombre infini des domaines, et on note parmi ses applications les plus intéressantes, la relation entre ordinateurs, médecins et patients, dans le cadre de la médecine clinique. Dans le passé, les médecins ou les spécialistes faisaient appel à leurs connaissances (à des réminiscences plutôt) et à leur expérience clinique (plus ou moins longue) pour savoir s'ils devaient négliger la description que faisait le patient de ses symptômes et jusqu'à quel point des tests objectifs, en l'occurrence l'imagerie diagnostique, s'imposaient. Aujourd'hui, au seuil d'une ère nouvelle dans laquelle les ordinateurs peuvent étudier les antécédents d'un patient, mener un examen physique plus rapidement et plus précisément qu'en suivant les méthodes traditionnelles, demander des tests de conformité, en examinant les résultats et prescrire un ajustement, il doit se contenter calquer rigoureusement son action sur un protocole d'intervention plus ou moins pertinent. On s'en tient encore certes, dans l'art ancien, aux protocoles d'intervention pour éviter des erreurs inhérentes aussi bien à l'homme qu'à la machine. Convaincus que nous sommes que la production et le conditionnement des soins de qualité seraient impossibles en Radiothérapie sans un niveau très élevé d'automatisation de cette pratique ; en balistique en particulier, où nous savons que certains éléments gagnent à être fixés, en l'occurrence sur une imagerie physiologique plutôt qu'historique, dans un support rigide permettant d'augmenter la portée à laquelle un tir ajusté est possible : un pistolet par exemple ne perd-il pas habituellement son efficacité à environ 100 mètres de distance, pourtant les balles peuvent être cependant encore mortelles à plusieurs centaines de mètres, à condition de s'en remettre au seul hasard. Il n'en est pas de même de la Radiothérapie où le hasard d'une seule séance de visée balistique ne permet pas de venir à bout de l'ensemble des cellules cancéreuses et d'abattre à coup sûr une lésion tumorale. Ce qui nous amène à redéfinir, dans des conditions optimales, la visée balistique en Radiothérapie. 5. 4.2. Automation of the device of invention Today, automation affects an infinite number of domains, and among its most interesting applications is the relationship between computers, doctors and patients in the context of clinical medicine. In the past, doctors or specialists used their knowledge (reminiscences rather) and their clinical experience (more or less long) to know if they had to neglect the description of the patient's symptoms and until to what extent objective tests, in this case diagnostic imaging, were required. Today, on the threshold of a new era in which computers can study a patient's history, conduct a physical examination faster and more accurately than by traditional methods, request compliance testing, examine results and prescribe an adjustment, it must be content rigorously its action on a more or less relevant intervention protocol. We still stick, in ancient art, the protocols of intervention to avoid errors inherent to both man and machine. Convinced that we are that the production and conditioning of quality care would be impossible in Radiotherapy without a very high level of automation of this practice; in ballistics in particular, where we know that certain elements are better to be fixed, in this case on a physiological rather than historical imagery, in a rigid support allowing to increase the range to which an adjusted shooting is possible: a pistol by The example does not usually lose its effectiveness at about 100 meters away, yet the bullets can still be deadly to several hundred meters, provided to rely only on chance. It is not the same for Radiotherapy where the chance of a single ballistic sighting session does not allow to overcome all the cancer cells and to cut down certainly a tumor lesion. This leads us to redefine, in optimal conditions, the ballistic aim in Radiotherapy.

Des temps de traitement courts peuvent par ailleurs requérir aujourd'hui l'usage de l'Intelligence artificielle (LA.}. L'intelligence artificielle est la discipline qui consiste à construire des programmes d'ordinateur tendant à imiter l'intelligence Short processing times may also require the use of Artificial Intelligence today (LA.) Artificial intelligence is the discipline of building computer programs that mimic intelligence.

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humaine. Alors que le formalisme informatique de l'art ancien manipule mécaniquement l'information, l'Intelligence artificielle (IA), quant à elle, formalise la connaissance et le raisonnement humains, pour produire des systèmes experts. La Modélisation comportementale physiologique que réalise la présente invention con- siste à raisonner sur la dynamique de mouvement mis ainsi en évidence par la preuve de l'image et par des tracés instantanés d'isodoses. La scanocinématique et la cinéscanographie, dont est capable la scanographie 4-D incorporée à la présente invention rend à coup sûr ce type de service. Un système expert (SE) est un logiciel, ou programme, qui se caractérise par sa capacité à raisonner par inférence logique à partir d'un problème posé par l'utilisateur. Le système se sert d'une base de connaissances et d'un ensemble de règles dites de production, constituées par un expert humain. Certains chercheurs avançaient déjà l'idée, au début des années
1960, que les lois du raisonnement, combinées avec la puissance de l'ordinateur, pourraient produire des systèmes dépassant les capacités d'experts humains. Et la . modélisation comportementale physiologique que réalise déjà en Radiothérapie la présente invention en fait partie. Pour ce faire le dispositif doit comprendre les
Systèmes d'exploitation et les logiciels d'interface suivants : 5. 4.2.1. - Système de Caractérisation par l'intelligence artificielle des faisceaux simultanés et modélisation comportementale physiologique . Ce procédé comprend le positionnement exact du patient sur le support patient de l'espace d'irradiation et d'imagerie à l'intérieur d'un tunnel d'un scanner de contrôle associé à des moyens d'une imagerie des caractéristiques des faisceaux photoniques.
human. While the computer formalism of ancient art mechanically manipulates information, Artificial Intelligence (AI) formalizes human knowledge and reasoning to produce expert systems. The physiological behavioral modeling that the present invention carries out consists in reasoning on the dynamics of movement thus evidenced by the proof of the image and by instantaneous traces of isodoses. CT scan and kinescanography, which is capable of 4-D CT incorporated in the present invention certainly makes this type of service. An expert system (SE) is a software or program that is characterized by its ability to reason by logical inference from a problem posed by the user. The system uses a knowledge base and a set of so-called production rules, made up of a human expert. Some researchers were already advancing the idea, in the early years
1960, that the laws of reasoning, combined with the power of the computer, could produce systems beyond the capabilities of human experts. And there. physiological behavioral modeling already performed in radiotherapy the present invention is part of it. To do this the device must include the
Operating systems and the following interface software: 5. 4.2.1. - Characterization system by artificial intelligence of simultaneous beams and physiological behavioral modeling. This method comprises the exact positioning of the patient on the patient support of the irradiation and imaging space inside a tunnel of a control scanner associated with means for imaging the characteristics of the photon beams. .

Le patient est normalement placé dans une position connue sur une plate-forme qui est environné par un statif, siège du portique rotatif des faisceaux d'énergie radiante . embarqués de sorte que les détecteurs opposés 15, 16,17, 18, et 19 reçoivent les faisceaux transmis lorsqu'ils passent à travers le corps du patient. La méthode préférée comporte les étapes de positionnement du patient dans le tunnel du scanner en utilisant les contraintes de positionnement d'un appareil de contention pour prévenir le mouvement du patient par rapport au scanner. Ensuite, une série multi- . coupes de scanographie polyconique diagnostique inframillimétriques 4-D du patient est exécutée et une région correspondant au siège de la lésion est explorée en totalité, telle qu'elle est normalement faite dans l'art en scanographie 4-D diagnostique, en vue de l'irradiation thérapeutique du patient. Après les coupes préliminaires, les coordonnées de la lésion ou de la région cible sont déterminées à l'aide de l'affichage de l'ordinateur du CT scanner avec leurs variabilités statistiques  The patient is normally placed in a known position on a platform that is surrounded by a stand, seat of the rotating gantry beams of radiant energy. embedded so that the opposing detectors 15, 16, 17, 18, and 19 receive the transmitted beams as they pass through the patient's body. The preferred method includes the steps of positioning the patient in the scanner tunnel using the positioning constraints of a restraint apparatus to prevent movement of the patient relative to the scanner. Then a multi- series. 4-D sub-4-D diagnostic polyconical CT scan of the patient is performed and a region corresponding to the seat of the lesion is fully explored, as is normally done in the art in diagnostic 4-D CT, for the purpose of therapeutic irradiation of the patient. After the preliminary cuts, the coordinates of the lesion or target region are determined using the CT scanner computer display with their statistical variability.

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par rapport à l'isocentre de rotation du scanner et le patient est déplacé, si besoin est, de la distance et dans la direction correspondantes pour amener la lésion cible à l'isocentre de rotation du système. Le patient est si nécessaire automatiquement repositionné pour déplacer la région choisie vers un endroit prédéterminée, car le dispositif d'invention se caractérise en ce qu'il dispose encore d'un système télécommandable de positionnement du patient associé à un dispositif d'observation/intervention, tel que celui de (Philippe Cinquin, et Jocelyne Troccaz (WO 01/05319 du 25 janvier 2001 - PCT/FROO/02042 du 13 juill.  relative to the rotation isocenter of the scanner and the patient is moved, if necessary, the distance and in the corresponding direction to bring the target lesion to the isocenter of rotation of the system. The patient is, if necessary, automatically repositioned to move the chosen region to a predetermined location, because the device of the invention is characterized in that it still has a remote control system for positioning the patient associated with an observation / intervention device , such as that of (Philippe Cinquin, and Jocelyne Troccaz (WO 01/05319 of January 25, 2001 - PCT / FROO / 02042 of July 13).

2000) qui consiste en un système télécommandable de positionnement sur un patient d'un dispositif d'observation et/ou d'intervention comprenant une monture à laquelle le dispositif est lié selon un certain nombre de degrés de liberté, des moyens de liaison souple dont chacun est disposé entre la monture et un point solidaire du support patient ou du patient lui-même, des moyens télécommandés pour modifier la longueur/tension des moyens de liaison, et des moyens de télé-observation du comportement du dispositif. Les dimensions spatiales de la région choisie sont mesurées. 2000) which consists of a remote control system for patient positioning of an observation and / or intervention device comprising a frame to which the device is linked according to a certain number of degrees of freedom, flexible connection means of which each is disposed between the frame and a point integral with the patient support or the patient himself, remotely controlled means for changing the length / voltage of the connecting means, and means for remote observation of the behavior of the device. The spatial dimensions of the chosen region are measured.

La région choisie est plusieurs fois balayée pour mesurer statistiquement l'amplitude des mouvements volontaires et involontaires, en vue d'irradier la région choisie à un niveau d'exposition réellement choisie. Mais aussi pour varier les angles de bascule du statif du scanner en fonction des coupes de tomographie répétée assistée par ordi- nateur pour suivre et irradier de façon thérapeutique une,région tridimensionnelle choisie, et pour appliquer ensuite le mouvement de translation sélectionné de la table de scanner de tomographie assistée par ordinateur, de façon à la déplacer en dedans et en dehors de l'ouverture de la fente pour accompagner le mouvement de bascule du statif au-dessus et en dessous de l'axe physique de bascule à l'endroit de la région choisie. Dans n'importe quel cas, après la série des coupes de localisation tumorale préliminaire, la taille et l'endroit de la lésion cible devant être traitée est déterminée manuellement ou automatiquement en silhouettant la lésion cible, notoirement identifiée sur l'écran d'affichage avec tous les moyens de Radiodiagnostic scanographique, en englobant ensuite ladite lésion dans une forme géométrique tridi- mensionnelle interne aux contours surfaciques de la lésion, ou par d'autres moyens conventionnels, tel que le système proposé par Shabbir B. Bambot, Tim Harrel, et Anant Agrawal [Système multimodal optique de Diagnostic tissulaire. WO 01/34031 (17 mai 2001) - PCT/USOO/28879 (5. 11.1999) (SPECTRX, Inc.)] , qui consiste en un appareil et un procédé qui utilise une source de rayonnement ainsi qu'un processeur pour combiner plus d'une modalité optique (procédé spectroscopi- The selected region is scanned several times to statistically measure the range of voluntary and involuntary movements to irradiate the selected region to a truly chosen level of exposure. But also to vary the CT scanner tilt angles according to computer-assisted repeated tomography sections to therapeutically follow and radiate a selected three-dimensional region, and then apply the selected translation movement of the CT table. computer-assisted tomography scanner, to move it within and outside the slot opening to accompany the tilting movement of the stand above and below the physical rocking axis at the location of the the chosen region. In any case, after the series of preliminary tumor localization cuts, the size and location of the target lesion to be treated is determined manually or automatically by silhouetting the target lesion, notoriously identified on the display screen. with all means of radiographic diagnosis, then including said lesion in a three-dimensional geometrical shape internal to the surface contours of the lesion, or by other conventional means, such as the system proposed by Shabbir B. Bambot, Tim Harrel, and Anant Agrawal [Multimodal Optical Tissue Diagnostic System. WO 01/34031 (May 17, 2001) - PCT / US00 / 28879 (May 11, 1999) (SPECTRX, Inc.)], which consists of an apparatus and method that utilizes a radiation source as well as a processor for combining more of an optical modality (spectroscopic

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que), à savoir et de façon non exhaustive, la fluorescence, l'absorption, la réflectance, l'anisotropie de polarisation ainsi que la modulation de phase, pour découpler tes changements morphologiques et biochimiques associés aux changements tissulaires dus à des maladies (cancer), et former ainsi par caractérisation tissulaire ésionnelle un diagnostic précis au fur et à mesure de l'irradiation de l'état de tissus.  that), namely and non-exhaustively, fluorescence, absorption, reflectance, polarization anisotropy as well as phase modulation, to decouple the morphological and biochemical changes associated with tissue changes due to diseases (cancer ), and thus form by esional tissue characterization an accurate diagnosis as the irradiation of the state of tissues.

5.4.2.2. - Ergonomie de l'Interface utilisateur - machine La présente invention se caractérise aussi en ce qu'elle comporte des éléments d'interface utilisateur, qu'il importe de connaître : # 1) Un écran tactile (1985), tel que celui présenté en 1985 par Zenith (USA) com- me le premier système d'écran tactile, fondé sur la technologie des ondes coustiques de surface : il suffit de toucher un secteur de l'écran avec le doigt pour donner un ordre. Sachant que ce menu représente la centrale de commande du système d'exploitation dynamique à interface graphique.  5.4.2.2. The present invention is also characterized in that it includes user interface elements, which it is important to know: ## EQU1 ## A touch screen (1985), such as the one presented in FIG. 1985 by Zenith (USA) as the first touch screen system, based on the technology of surface waves: just touch a sector of the screen with your finger to give an order. Knowing that this menu represents the control panel of the dynamic operating system with graphical interface.

# 2) Un crayon optique (1963), qui est un accessoire avec lequel l'utilisateur peut dessiner sur son écran, comme il le ferait avec un vrai stylo. Le premier crayon optique, associé au système graphique conversationnel Sketchpad, a été présenté en 1963 au MIT (Massachusetts Institute of Technology) par LE. Sutherland.  # 2) An optical pencil (1963), which is an accessory with which the user can draw on his screen, as he would with a real pen. The first optical pencil, associated with the Sketchpad conversational graphic system, was presented in 1963 at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) by LE. Sutherland.

Aujourd'hui, cet accessoire est surtout utilisé, comme dans la présente invention, sur les consoles de CAO (conception assistée par ordinateur).  Today, this accessory is mainly used, as in the present invention, on CAD consoles (computer-aided design).

# 3) Mais surtout le CPU de la présente invention a été conçu pour fonctionner comme un estimateur multifactoriel très précis et une base des données d'un système de conception assistée par ordinateur (CAO) doté des systèmes experts typique du CAO et de l'Intelligence artificielle (IA). Ce système de contrôle est dit en boucle fermée , car une rétroaction indique à l'entrée les conditions régnant à la sortie. Toute perturbation extérieure est automatiquement contrecarrée. Un système à boucle ouverte ne possède pas ce dispositif de rétro- action. C'est la rétroaction, qui, en fermant la boucle, permet à la sortie de toujours osciller autour de la valeur effectivement désirée. Un système de
Conception assistée par ordinateur (CAO) (1968) - CAO inventé par Pierre Bé-
Bézier (1910-). La conception assistée par ordinateur a en effet pris naissance dans les années 60, au sein des grands programmes militaires aéronautiques américains, d'un côté de l'Atlantique, et, de l'autre, chez Renault, avec les courbes de-Bézier, mises au point par Pierre Bézier (voir Biographie en fin d'ouvrage). Présenté en 1968 au Congrès des ingénieurs automobiles de Detroit
# 3) But most importantly the CPU of the present invention has been designed to work as a very accurate multifactorial estimator and database of a computer-aided design (CAD) system with expert systems typical of CAD and software. Artificial Intelligence (AI). This control system is called closed loop, because a feedback indicates at the input the conditions prevailing at the output. Any external disturbance is automatically countered. An open-loop system does not have this feedback device. This is the feedback, which, by closing the loop, allows the output to always oscillate around the value actually desired. A system of
Computer Assisted Design (CAD) (1968) - CAD invented by Pierre Bé
Bezier (1910-). Computer-aided design originated in the 1960s, in the major American aeronautical military programs, on one side of the Atlantic, and on the other, at Renault, with the Bezier curves, developed by Pierre Bézier (see Biography at the end of the book). Presented in 1968 at the Detroit Automotive Engineers Congress

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(USA), le système Bézier fut rapidement adopté par les concurrents puis par les autres secteurs industriels. Aujourd'hui, la CAO a pénétré tous les domaines.  (USA), the Bézier system was quickly adopted by competitors and then by other industrial sectors. Today, the CAO has penetrated all areas.

Elle permet de dessiner un objet en trois dimensions et de l'examiner dans de très nombreuses conditions fictives, avant même d'avoir commencé à le const- ruire... aucune perte du temps, rigueur du geste et rendement assuré dans l'analyse, comme dans la présente invention, de tout mouvement (En 1888,
Marey, grâce à un nouveau dispositif, obtient des images indépendantes sur un film Celluloïd, qui, par projection, recompose le mouvement par cinéscanographie) : # Repérage des coupes scanographiques contenant la lésion cible et recomposition des mouvement éventuels avec leur amplitudes, correction éventuelle de la mise en place - installation à l'isocentre du centre de la lésion : 5 minutes environ.
It makes it possible to draw an object in three dimensions and to examine it in a very large number of fictitious conditions, even before having begun to build it ... no loss of time, rigor of the gesture and yield assured in the analysis , as in the present invention, of any movement (In 1888,
Marey, thanks to a new device, obtains independent images on a film Celluloïd, which, by projection, recomposes the movement by cinéscanographie): # Spotting of the scanographic sections containing the target lesion and recomposition of the possible movements with their amplitudes, possible correction of set-up - installation at the isocentre of the lesion center: about 5 minutes.

> Planification et simulation clinique ou conception et élaboration du traitement assistées par ordinateur : 19h.00 à 22h.00 (9 malades) + Week-ends.  > Planning and clinical simulation or conception and development of computer-assisted treatment: 7:00 pm to 10:00 pm (9 patients) + Weekends.

> Irradiation thérapeutique, surveillance et optimisation : 10-15 minutes par séance.  > Therapeutic irradiation, surveillance and optimization: 10-15 minutes per session.

> Battement pour le changement des malades : entrée et sortie : 5 minutes >Toutes les trente minutes un nouveau malade de 7h.30 à 18h.30 : malades / jour
Définissons, dans le cadre de la présente invention, ce que nous entendons par estimation dynamique et estimateur sans biais image-guidés.
> Beat for change of patients: entrance and exit: 5 minutes> Every thirty minutes a new patient from 7:30 to 18:30: sick / day
Let us define, within the framework of the present invention, what we mean by dynamic estimation and unbiased estimator image-guided.

5.4.2.3. - Estimation et estimateur en Radiothérapie multi-faisceaux image-guidée dynamique.  5.4.2.3. - Estimation and estimator in dynamic image-guided multi-beam radiotherapy.

La présente invention est dotée d'un calculateur (CPU) central qui fonctionne comme un estimateur multifonctions précis et une banque des données (Lancé en 1980 par l'éditeur américain Ashton-Tate, dBase II est l'archétype des logiciels de gestion de bases de données sur micro-ordinateur. Il permet de classer, trier et sélectionner des informations suivant de nombreux critères. Il avait été mis au point en octobre 1979 par C. Wayne Ratcliff, qui l'avait commercialisé sous le nom de Vulcan avant de le vendre à Ashton-Tate. C'est cependant un aspect décisif du problème : les erreurs liées à un mauvais choix de l'échantillon ont les conséquences d'autant plus graves qu'elles sont souvent beaucoup plus difficiles à déceler et à corriger que des erreurs de formules. Sans être toujours nécessaire, cela suffit à éviter la plupart des erreurs dues au choix de l'échantillon. ). Elle fournit la localisation stéréotaxique et le positionnement plus exacts du patient, dus au fait qu'un seul et même appareil The present invention is equipped with a central computer (CPU) which functions as an accurate multi-function estimator and a data bank (Launched in 1980 by the American publisher Ashton-Tate, dBase II is the archetype of database management software It is a microcomputer-based data system that classifies, sorts and selects information according to many criteria, and was developed in October 1979 by C. Wayne Ratcliff, who marketed it under the name of Vulcan. However, this is a decisive aspect of the problem: errors due to poor selection of the sample have even more serious consequences because they are often much more difficult to detect and correct than Formula errors: Without always being necessary, this is enough to avoid most errors due to the selection of the sample.). It provides the most accurate stereotactic positioning and positioning of the patient, due to the fact that one and the same device

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ayant une capacité d'imagerie diagnostique est utilisée à des fins d'imagerie et de thérapie et à la périphérie duquel se trouvent des serveurs en ligne et des consoles dédiées. La présente invention est elle-même un estimateur sans biais qui estime statistiquement la topographie de la lésion, le mouvement relatif du patient et la variabilité de repositionnement, à chaque fraction, en procurant en permanence une imagerie en temps réel et en exploration dynamique dite multi-phases du patient ; imagerie physiologique extemporanée et toujours contemporaine à la thérapie aux radiations, qui s'effectue en même temps que l'irradiation thérapeutique pour vérifier l'exactitude de la localisation et mesurer la position de la zone cible . ainsi que la précision de visée balistique, eu égard aux différentes incidences des faisceaux de radiation thérapeutique. C'est donc une radioscanométrie thérapeutique. Il peut également servir de simulateur en préthérapeutique. L'estima- tion ponctuelle de l'art ancien consiste à attribuer, une seule valeur ponctuelle aux paramètres étudiés à partir des observations faites sur une seule mesure approchée . et non un échantillonnage des membres correctes, approximation souvent faite à distance de l'irradiation thérapeutique elle-même. Cette dernière valeur numérique peut s'appeler estimation ponctuelle approchée et devrait en principe être dans l'idéal le résultat de plusieurs mesures ou échantillonnage de mesures des mêmes paramètres faits lors des différentes fractions d'irradiation thérapeutique sur le volu- . me cible et son environnement organique immédiat. Outre son rôle de calculateur, le
CPU du tomodensitomètre joue ici un rôle supplémentaire d'estimateur multipara- métrique et de banque des données. C'est plus spécifiquement la formule ou la procédure mathématique utilisée pour l'obtenir qui s'appelle estimateur .
having a diagnostic imaging capability is used for imaging and therapy purposes and on the periphery of which there are online servers and dedicated consoles. The present invention is itself an unbiased estimator that statistically estimates the topography of the lesion, relative patient motion, and repositioning variability at each fraction, continuously providing real-time imaging and so-called multi-dynamic exploration. -phases of the patient; Extemporaneous and always contemporary physiological imaging with radiation therapy, which is carried out at the same time as therapeutic irradiation to verify the accuracy of the localization and measure the position of the target area. as well as the accuracy of ballistic sighting, with regard to the different effects of therapeutic radiation beams. It is therefore a therapeutic radioscanometry. It can also be used as a pretest simulator. The point estimate of the ancient art consists in attributing a single point value to the parameters studied from observations made on a single approximate measure. and not a sampling of the correct limbs, an approximation often made at a distance from the therapeutic irradiation itself. This last numerical value can be called approximated point estimate and should in principle be ideally the result of several measurements or sampling of the same parameters made during the different fractions of therapeutic irradiation on the volume. target me and its immediate organic environment. In addition to its calculating role, the
CPU of the CT scanner plays an additional role of multiparametric estimator and data bank. It is more specifically the formula or the mathematical procedure used to obtain it which is called estimator.

Lorsqu'on passe d'un échantillon à un autre, l'estimateur (la formule) reste identique . mais l'estimation (le résultat obtenu grâce à la formule), elle, varie selon les observations. La vraie valeur (coordonnées de la lésion et modification éventuelles de sa topographie et de ses dimensions en fonction du temps) varie chaque jour différemment (Il faut donc un renouvellement permanent de l'échantillonnage).  When moving from one sample to another, the estimator (the formula) remains the same. but the estimate (the result obtained from the formula) varies according to the observations. The true value (coordinates of the lesion and possible modification of its topography and its dimensions as a function of time) varies each day differently (It is therefore necessary to constantly renew the sampling).

Chaque mise en place de l'irradiation thérapeutique est donc une nouvelle occasion . d'échantillonner en fonction de la mobilité induite que ce nouvel outil détecte, les différents paramètres de positionnement et de topographie lésionnelle, qu'il faut, comme nous allons le voir, déterminer précisément grâce à un collisionneur multi- faisceaux CT-guidé, dans le cas des deux faisceaux simultanés ou d'un autre système de scanographie per-opératoire susceptible d'être actionnée en permanence, . en tant qu'outil de contrôle et de vérification instantanée sur écran tactile du bon  Each establishment of therapeutic irradiation is therefore a new opportunity. to sample, according to the induced mobility that this new tool detects, the various positioning and lesion topography parameters, that we need, as we will see, to precisely determine thanks to a CT-guided multi-beam collider, in the case of two simultaneous beams or another system of perioperative scanning capable of being operated continuously,. as a control tool and instant verification on the touch screen of the voucher

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déroulement et de la qualité de la de délivrance de la Radiothérapie multi-faisceaux synchrones. Dans la nouvelle invention la distribution d'une variable aléatoire X caractéristique associée à un événement A répond à une loi binomiale, (3 (n, p).  flow and quality of delivery of synchronous multi-beam radiotherapy. In the new invention the distribution of a characteristic random variable X associated with an event A corresponds to a binomial distribution, (3 (n, p).

L'opération consiste donc, au niveau du CPU, à calculer l'espérance mathématique et la variance de X. Sinon après n épreuves d'une exploration dynamique multiphasique, la probabilité pour que X prenne la valeur k (0,1,..., n) est : P(X = k) = Cnkpk.qn-k (k est le nombre de fois où l'événement A s'est réalisé) ; tandis que p = probabilité de réalisation de l'événement A pour une épreuve, sachant que q = 1 - p.

Figure img01410001

n n ( 1 ) E P(k) = 2 Enk pk qn-k = (p + qt = 1 ; A partir duquel on peut estimer : k=0 k=0 - Calcul de l'espérance mathématique : la définition de l'espérance mathématique est m = k = #nk=0 k.Cnkpkqn-k ... m = np - Calcul de la variance : V(X) = E(X2) - [E(X)]2 - En résumé, pour une loi binomiale p(n,p), on a : E (X) = np et V(X) = np(l-p), permettant une modélisation comportementale physiologique. The operation therefore consists, at the level of the CPU, in calculating the expectation and the variance of X. Otherwise, after n tests of a multiphasic dynamic exploration, the probability for X to take the value k (0,1, .. ., n) is: P (X = k) = Cnkpk.qn-k (k is the number of times event A has occurred); while p = probability of performing event A for an event, knowing that q = 1 - p.
Figure img01410001

nn (1) EP (k) = 2 Enk pk qn-k = (p + qt = 1) From which we can estimate: k = 0 k = 0 - Calculation of the mathematical expectation: the definition of expectancy is m = k = # nk = 0 k.Cnkpkqn-k ... m = np - Calculation of the variance: V (X) = E (X2) - [E (X)] 2 - In summary, for a binomial law p (n, p), we have: E (X) = np and V (X) = np (lp), allowing physiological behavioral modeling.

Il est possible ensuite d'opérer à chaque fois un ajustement du modèle. L'ajustement est une technique statistique qui permet de prendre en compte, dans un test unique, un facteur qui augmente la variabilité du critère de jugement et gage d'excellence scientifique des procédures utilisées dans la présente invention. Là où dans l'art ancien la notion de correction a quelque chose d'arbitraire et procède par des proto- coles pour éviter des erreurs méthodologiques et des erreurs inhérentes à la machine.  It is then possible to operate each time an adjustment of the model. Adjustment is a statistical technique that makes it possible to take into account, in a single test, a factor that increases the variability of the judgment criterion and the pledge of scientific excellence of the procedures used in the present invention. Where in ancient art the notion of correction has something arbitrary and proceeds by way of proto- cols to avoid methodological errors and errors inherent in the machine.

La nouvelle invention s'adresse quant à elle à une technologie et une technique adéquates, supprimant toutes opportunités d'erreur et d'arbitraire. La récidive ne serait-elle pas, dans les conditions de l'art ancien, le fait non seulement des tirs biaisés dans une proportion importante, comme illustré à la figure la, mais aussi d'une insuffisance du spectre du faisceau unique d'irradiation thérapeutique, dont la composante spectrale n'intéresserait pas toutes les longueurs d'ondes auxquelles seraient sensibles les éléments irradiées de la tumeurs ? C'est, au sein des laboratoires de l'Ecole de Radiologie de Strasbourg, une piste sérieuse de recherche que nous développons.  The new invention is aimed at an appropriate technology and technique, removing all opportunities for error and arbitrariness. Would not the recidivism be, in the conditions of the ancient art, the fact not only of the firing biased in a large proportion, as illustrated in the figure la, but also of a insufficiency of the spectrum of the single beam of irradiation therapeutic, whose spectral component would not interest all the wavelengths to which the irradiated elements of the tumors would be sensitive? It is, within the laboratories of the School of Radiology of Strasbourg, a serious track of research that we develop.

Sinon, le calculateur du dispositif d'invention se caractérise en ce qu'il utilise l'analyse combinatoire comprenant un ensemble de méthodes qui permettent de déterminer le nombre de tous les résultats possibles de mesure d'une expérience particulière. La connaissance de ces méthodes de dénombrement est indispensable Otherwise, the computer of the invention device is characterized in that it uses combinatorial analysis comprising a set of methods that determine the number of all the possible results of measurement of a particular experiment. Knowledge of these methods of enumeration is essential

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au calcul des probabilités de contrôle et de complication des actes de Radiothérapie qui constitue le fondement statistique de la balistique d'irradiation thérapeutique, en se plaçant résolument dans une configuration d'une conception et d'une élaboration du traitement assistées par ordinateur avec une base de données de radiocinéscano- métrie et de dosimétrie en ligne.  the calculation of the probabilities of control and complication of Radiotherapy acts, which constitutes the statistical basis of therapeutic ballistics, placing itself firmly in a configuration of a design and development of computer-assisted treatment with a base radio-kino- metry and online dosimetry data.

Si la variable aléatoire X, illustré par un point d'impact de tir de la figure la et représentée au niveau microdosimétrique par x qui est fonction du nombre x des cibles cellulaires : nombre de cellules lésées ne pouvant pas être réparées par le fractionnement ; x suit également une loi binomiale (x, p) de paramètre x (x = 2... k). Si l'étude se fait sur k cibles cellulaires et p = cellules détruites (D) moins les cellules réparées (R), (D - R), divisé par le nombre des cellules tumorales, en supposant que chaque cellule soit irradiée de façon équiprobable, c'est-à-dire sans biais de visée et à une dose effectivement tumoricide. Un moyen pratique d'illustrer cette formule et de dénombrer les résultats possibles d'une suite d'expériences au cours de laquelle est expérimentée une série d'irradiation thérapeutique avec plusieurs plans de symétrie en miroir, série qui consiste à utiliser un diagramme d'arrangements en arbre des différentes coordonnées spatio-temporelles des plans de symétrie en miroir par rapport aux coordonnées anatomiques obtenues avec le dispositif de la présente invention. Sachant par ailleurs que l'arrangement de n éléments p à p (p # n) est obtenu avec tout ensemble ordonné de p de ces éléments, tous distincts. Un arrangement est donc caractérisé par la nature des éléments ou par leur ordre. On désigne Aple nombre total d'arrangements distincts de n éléments p à p. Tout arrangement de p objets peut être construit de la manière suivante : on considère p cases, numérotées de 1 à p (p < n)... Apn= n (n-l)(n-2) ... (n-p+2) (np+1). Exemple de nombre de symétries en miroir, deux à deux, dans un dispositif à 11 tubes :A211 = 11.10. = 110. Par ailleurs, Ap = n ! /(n-p) ! Ceci donne un ordre de grandeur du facteur multiplicateur de la dose dans un système d'interaction des faisceaux synchrones multiples par rapport à une simple atténuation en profondeur proportionnelle à 1/R d'une trans-action électomagnétique avec le milieu de transit. If the random variable X, illustrated by a firing impact point of Figure la and represented at the microdosimetric level by x which is a function of the number x of the cellular targets: number of damaged cells can not be repaired by the fractionation; x also follows a binomial distribution (x, p) of parameter x (x = 2 ... k). If the study is done on k cell targets and p = destroyed cells (D) minus repaired cells (R), (D - R), divided by the number of tumor cells, assuming that each cell is irradiated equiprobably , that is to say without aiming bias and at an effectively tumoricidal dose. A practical way to illustrate this formula and to enumerate the possible results of a series of experiments during which a series of therapeutic irradiation with several mirror-symmetry planes is experimented, which consists in using a diagram of tree arrangements of the different spatio-temporal coordinates of mirror symmetry planes with respect to the anatomical coordinates obtained with the device of the present invention. Knowing moreover that the arrangement of n elements p to p (p # n) is obtained with any ordered set of p of these elements, all distinct. An arrangement is therefore characterized by the nature of the elements or by their order. A total number of distinct arrangements of n elements p to p is denoted. Any arrangement of p objects can be constructed in the following way: we consider p boxes, numbered from 1 to p (p <n) ... Apn = n (nl) (n-2) ... (n-p + 2) (np + 1). Example of a number of mirror symmetries, two by two, in an 11-tube device: A211 = 11.10. = 110. By the way, Ap = n! / (n-p)! This gives an order of magnitude of the dose multiplying factor in a multiple synchronous beam interaction system compared to a simple depth attenuation proportional to 1 / R of an electromagnetic trans-action with the transit medium.

La même relation peut être exprimée autrement : a) Arrangements avec répétition des plans de symétrie en miroir : Un arrangement de n objets p à p avec répétition est un arrangement où chaque objet peut être répété jusqu'à p fois. Le raisonnement précédent montre que pour chaque case, on dispose alors de n choix possibles. Le nombre total de tels arrangements des plans de symétrie en miroir est donc : [alpha]pn = nP, dans le cas de la nouvelle invention. The same relation can be expressed otherwise: a) Arrangements with repetition of mirrored planes of symmetry: An arrangement of n objects p to p with repetition is an arrangement where each object can be repeated up to p times. The preceding reasoning shows that for each box, we then have n possible choices. The total number of such arrangements of mirrored symmetry planes is therefore: [alpha] pn = nP, in the case of the new invention.

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)Combinaisons Cpndes plans de symétrie en miroir. On appelle combinaison de p éléments pris parmi n (n # p), tout ensemble que l'on peut former en choisissant p de ces éléments, sans considération d'ordre. Deux combinaisons distinctes diffèrent donc par la nature d'au moins un élément. On désigne par Cpn le nombre total de combinaisons de n objets p à p. En remarquant que le nombre d'arrangements de n objets p à p n'est autre que le produit du nombre de permutations des p éléments de chaque combinaison, soit Apn= Apn/p ! = n.(n-1)(n-2)...(n-p+1)/p ! = n ! / (n - p) ! p !Mais aussi, en termes de permutations avec répétitions et combinaisons des plans de symétries en miroir. Une permutation de n objets avec répétitions r1 = p et r2 = n-p (où p # n) est une partition de ces objets en deux ensembles, l'un de p éléments, l'autre de n - p éléments. Se donner une telle permutation des plans en miroir revient donc au même que se donner une partie de p éléments parmi n, c'est- à-dire une combinaison de n éléments, pris p à p. On a donc : Cpn= Pn (p, n-p). ) Combinations Cpnds mirrored symmetry planes. We call combination of p elements taken from n (n # p), any set that can be formed by choosing p from these elements, without consideration of order. Two distinct combinations therefore differ in the nature of at least one element. We denote by Cpn the total number of combinations of n objects p to p. Noting that the number of arrangements of n objects p to p is none other than the product of the number of permutations of the p elements of each combination, ie Apn = Apn / p! = n. (n-1) (n-2) ... (n-p + 1) / p! = n! / (n - p)! But also, in terms of permutations with repetitions and combinations of mirror symmetry planes. A permutation of n objects with repetitions r1 = p and r2 = n-p (where p # n) is a partition of these objects in two sets, one of p elements, the other of n - p elements. To give oneself such a permutation of mirrored planes thus amounts to the same as to give a part of p elements among n, that is to say a combination of n elements, taken p to p. We thus have: Cpn = Pn (p, n-p).

Comme Pn = (p, n-p) = Pn (n-p, p) par définition, on en déduit que Cpn= Cn-pn., une permutation de n objets à répétition (ri, r2, ... , r) s'appelle aussi une combinaison généralisée. De même que l'on a CPn = (np), on note Pn(ri, r2, ...,@k) = (ri, r2, ... , rk).  Since Pn = (p, np) = Pn (np, p) by definition, we deduce that Cpn = Cn-pn., A permutation of n repetitive objects (ri, r2, ..., r) is called also a generalized combination. Just as CPn = (np), we denote Pn (ri, r2, ..., @ k) = (ri, r2, ..., rk).

Et en d'autres termes le Binôme de Newton.  And in other words, Newton's Binomial.

Le binôme de Newton est le produit de n facteurs égaux à (a + b), soit (a + b)n #np=0 Cpn.an-p.bp ... Cpn = Cpn-1+ Cp-1.permet une détermination pratique de proche en proche des différents coefficients Cpnau moyen du triangle de Pascal.  Newton's binomial is the product of n factors equal to (a + b), ie (a + b) n # np = 0 Cpn.an-p.bp ... Cpn = Cpn-1 + Cp-1.permet a practical determination of the different coefficients Cpnau by means of Pascal's triangle.

- Combinaisons des plans de symétrie avec répétition dans la présente invention
Supposons que l'on étudie la répartition de n objets en fonction de r critères (ou théorie des cibles), et que l'on cherche le nombre de telles répartitions possibles.
Combinations of repeating symmetry planes in the present invention
Suppose we study the distribution of n objects according to r criteria (or theory of targets), and that we look for the number of such possible distributions.

Une telle répartition est appelée combinaison avec répétition d'ordre r (nombre des cibles). Le nombre de ces combinaisons avec répétition est : [nr] = Crn+r-1 En effet soit x1, X2, ... , xn les objets (ou plans de symétrie en miroir). En effet soit x1, X2, ..., xn les objets. Une répartition de ces objets (plans de symétrie) suivant les critères (nombre des cibles théoriques) peut être représentée ainsi : x1 X2 X3 / X4 : x5 x6 / / X7 / ... /xn-1 xn/
Le nombre de combinaisons avec répétition des plans de symétrie est donc égal au nombre de manière de séparer les xi par r frontières. C'est donc le nombre de manières de choisir r objets parmi n + r - 1 sans tenir compte de l'ordre. Ce qui permet d'estimer l'effet de l'interaction des faisceaux d'irradiation dans les différents plans de symétrie en miroir et conduit à une dosimétrie statistique. Avant
Such a distribution is called combination with order repeat (number of targets). The number of these combinations with repetition is: [nr] = Crn + r-1 Indeed x1, X2, ..., xn the objects (or planes of symmetry in mirror). Indeed, x1, X2, ..., xn the objects. A distribution of these objects (planes of symmetry) according to the criteria (number of the theoretical targets) can be represented thus: x1 X2 X3 / X4: x5 x6 / / X7 / ... / xn-1 xn /
The number of combinations with repetition of the planes of symmetry is therefore equal to the number of ways of separating the xi by r borders. It is thus the number of ways to choose r objects among n + r - 1 without taking into account the order. This makes it possible to estimate the effect of the interaction of the irradiation beams in the different mirror symmetry planes and leads to statistical dosimetry. Before

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de voir les applications d'un système aussi sophistiqué, voyons la configuration la moins complexe, constituée des deux faisceaux synchrones d'irradiation dans une symétrie à un seul plan en miroir.  to see the applications of such a sophisticated system, let us see the least complex configuration, consisting of the two synchronous beams of irradiation in symmetry with a single plane in mirror.

# 5.4.2.4. - Un dispositif, tel que dans le brevet de General Electric Co, pour gérer des données relatives à des dispositifs périphériques et à des sous-systèmes dans un système d'imagerie multiple comprenant un circuit à mémoire, et un circuit de traitement du signal placé, là où on le souhaite, dans les dispositifs périphériques.  # 5.4.2.4. A device, such as in the General Electric Co patent, for managing data relating to peripheral devices and subsystems in a multiple imaging system including a memory circuit, and a signal processing circuit placed thereon. , where desired, in peripheral devices.

La fabrication des données, l'identification des données, l'information d'enregis- trement de service, les données de calibration, et toute autre donnée peuvent être stockées directement dans les dispositifs périphériques. Les circuits périphériques et les sous-systèmes peuvent aussi comprendre des capteurs, des circuits de cryptage, et des circuits pour interfacer la mémoire et le circuit de traitement avec d'autres composants, particulièrement avec un contrôleur pour les systèmes d'imagerie. Les périphériques peuvent comprendre des lecteurs des DVD et des drivers pour différents systèmes d'imagerie embarqués (caractérisation tissulaire, caractérisation des faisceaux des rayons X et scanographie), de la table, des moniteurs et autres dispositifs auxiliaires. Une séquence d'initialisation est réalisée lors de la connexion du périphérique au système, pour identifier le périphérique et transférer l'informa- tion nécessaire pour examiner les séquences (Paul E. Licato, Peter C. Bosch, Suriyanarayana, Robert Steven Stormont : Méthode et appareil de gestion d'appareils périphériques dans un système d'imagerie médicale. EP 1 110 504 A2 ; US Patent
469999, 22.12.1999 [General Electric Company]).
Data fabrication, data identification, service record information, calibration data, and other data can be stored directly in the peripheral devices. Peripheral circuits and subsystems may also include sensors, encryption circuits, and circuitry for interfacing memory and processing circuitry with other components, particularly with a controller for imaging systems. The peripherals may include DVD players and drivers for different on-board imaging systems (tissue characterization, X-ray beam characterization and scanning), table, monitors, and other ancillary devices. An initialization sequence is performed when connecting the device to the system, identifying the device and transferring the information needed to examine the sequences (Paul E. Licato, Peter C. Bosch, Suriyanarayana, Robert Steven Stormont: Method and apparatus for managing peripheral devices in a medical imaging system EP 1 110 504 A2;
469999, 22.12.1999 [General Electric Company]).

5. 4.3. - Enregistrement simultané de l'ECG et du mouvement respiratoire via la pléthysmographie à impédance Selon un aspect, la présente invention concerne une méthode pour balayer un objet avec un système d'imagerie CT multicouche à rangées multiples de détecteurs ayant chacune un isocentre. La méthode comprend les étapes consistant à balayer de façon hélicoïdale un objet avec le système d'imagerie CT multicouche pour obtenir des segments de données incluant des segments de données périphériques combinant des données provenant d'un premier segment des données périphérique avec un second segment opposé pour former un ensemble de données permettant de reconstruire une couche d'image, et consistant à reconstruire les données combinées en couches d'image. Des données sont enregistrées durant une période de quelques secondes d'inactivité sur la partie du sujet durant le temps où il n'y a pas encore d'irradiation thérapeutique. Les mouvements du corps dus à l'activité respiratoire sont également  5. 4.3. BACKGROUND OF THE INVENTION In one aspect, the present invention relates to a method for scanning an object with a multilayer multi-layer CT imaging system of detectors each having an isocenter. The method comprises the steps of helically scanning an object with the multilayer CT imaging system to obtain data segments including peripheral data segments combining data from a first peripheral data segment with a second opposite segment. to form a data set for reconstructing an image layer, and reconstructing the combined data into image layers. Data are recorded during a period of a few seconds of inactivity on the part of the subject during the time when there is still no therapeutic irradiation. Body movements due to respiratory activity are also

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enregistrés. Le dispositif de rétroaction commandé depuis le pupitre met en route un
Procédé et système de déclenchement physiologique prédictif d'une radiothérapie.
recorded. The feedback device controlled from the desk starts a
A physiological triggering method and system predictive of radiotherapy.

Synchronisation cardiaque : En ce qui concerne par exemple les mouvements involontaires, la présente invention met à profit l'agencement d'un scanner hélicoï- dal de tomographie assistée par ordinateur à phases multiples qui utilise un faisceau d'énergie radiante à des fins d'imagerie pour irradier thérapeutiquement une région choisie avec le faisceau d'énergie radiante dans lequel l'étape de balayage de la région choisie à travers des cycles multiples comprend les étapes de : un signal de synchronisation (gating) représentant ces temps lorsque la région choisie . est située à l'intérieur d'un faisceau d'énergie radiante ; et irradier la région choisie seulement durant des tels moments que des tels signaux de synchronisation ou gating sélectionne (par ex ECG : systole ou diastole cardiaque). Mieux le système de Reconstruction hybride pour imagerie cardiaque à pas élevé, multicouche, hélicoïdale.
Synchronisation respiratoire : La radiothérapie synchronisée à la respiration (BSRT breathing synchronized radiotherapy system) a par ailleurs été développée conjointement entre le Davis Cancer Center de l'Université de Californie et la
Varian Associates et complète la modélisation comportementale physiologique ainsi que l'interactivité de la présente invention tout comme son adaptabilité à n'importe . quelle situation clinique. Le BSRT décrit une procédure émergeante de la Radio- oncologie, où la simulation, la série des coupes CT, la planification de traitement, et le traitement par radiation sont synchronisés avec l'apnée volontaire, l'apnée forcée, ou la synchronisation (gating) de la respiration. Le système BSRT est constitué d'un système d'interception des émissions de la respiration (BMOS) et d'un paquet de . matériel de la synchronisation (gating) par ordinateur de l'accélérateur linéaire et d'un logiciel. Deux méthodes, une méthode basée sur la caméra vidéo et l'usage par ailleurs de la pléthysmographie inductive panoramique (RespiTrace), qui génère des signaux BMOS. Les signaux BMOS et les images fluoroscopiques synchronisées sont enregistrées simultanément dans la salle de simulation et sont analysés plus tard . pour définir le point idéal de traitement (ITP = ideal treatment point) où le mouvement de l'organe est stationnaire. Les signaux BMOS à l'ITP peuvent être utilisés pour synchroniser un scanner CT ou un accélérateur linéaire pour maintenir la même configuration de l'organe comme dans la simulation. Contrairement au système BSRT proposé par H. D. Kubo, P.M. Len, S. Minohara, et H.
Mostafavi (Breathing-synchronized radiotherapy program at the University of
Cardiac Synchronization: With respect to, for example, involuntary movements, the present invention utilizes the arrangement of a multi-phase computer assisted helical computed tomography scanner that utilizes a beam of radiant energy for the purpose of imaging for therapeutically irradiating a selected region with the radiant energy beam wherein the step of scanning the selected region through multiple cycles comprises the steps of: a gating signal representing these times when the selected region. is located inside a beam of radiant energy; and irradiating the selected region only during such times that such timing or gating signals select (e.g., ECG: systole or cardiac diastole). Better Hybrid Reconstruction System for high-pitch, multilayer, helical cardiac imaging.
Respiratory Synchronization: Breath synchronized radiotherapy (BSRT) has also been jointly developed between the University of California Davis Cancer Center and the University of California.
Varian Associates and complements the physiological behavioral modeling as well as the interactivity of the present invention as well as its adaptability to any. what clinical situation. BSRT describes an emerging procedure of Radiation Oncology, where simulation, CT series, treatment planning, and radiation therapy are synchronized with voluntary apnea, forced apnea, or synchronization (gating ) of breathing. The BSRT system consists of a breath emission interception system (BMOS) and a packet of. hardware of the computer gating of the linear accelerator and software. Two methods, a video camera-based method and the use of panoramic inductive plethysmography (RespiTrace), which generates BMOS signals. BMOS signals and synchronized fluoroscopic images are recorded simultaneously in the simulation room and analyzed later. to define the ideal point of treatment (ITP = ideal treatment point) where the movement of the organ is stationary. BMOS signals at the ITP can be used to synchronize a CT scanner or linear accelerator to maintain the same organ configuration as in the simulation. Unlike the BSRT system proposed by HD Kubo, PM Len, S. Minohara, and H.
Mostafavi (Breathing-synchronized radiotherapy program at the University of

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California Davis Cancer Center. Med Phys 2000 Feb ; 27 (2) : 346-53. ) autorise l'apnée ou la synchronisation, la présente invention fait au mieux coïncider le moment d'irradiation par intermittence et la phase optimale du cycle physiologique ou encore irradie en continue au point où d'oscillation des mouvements physiologi- ques. Ce double rôle autorise le système d'être applicable à une variété des patients, i.e., la méthode d'apnée pour les patients qui peuvent maintenir et reproduire l'ITP, et l'apnée forcée ou la méthode de synchronisation pour ceux qui, comme les enfants ou les personnes peu coopératives, ne sont pas à même de reproduire exactement la même apnée volontaire. C'est La succession des opérations permet un ). déroulement continu # 5. 4.4. - Dosimétrie en ligne et en temps réel par le dispositif
5.4.4.1. - Des Cartes géographiques (1975) dosimétriques
Depuis le milieu des années 70, les systèmes d'information géographique (SIG) ont révolutionné ce secteur : sur une carte traditionnelle, un géographe ne pouvait ajou- 5. ter qu'un nombre limité d'informations. Avec les SIG, il est possible de superposer instantanément plusieurs couches : une carte de base, une carte du réseau d'irrigation, une carte des types de sol, une carte cadastrale, une image satellite des cultures en cours... Cette technologie trouve des applications multiples, notamment en matière d'aménagement du territoire. Avec elle la présente invention peut super- ). poser pour les comparer plusieurs cartographies dosimétriques les unes sur les autres sur un même écran moniteur d'images.
California Davis Cancer Center. Med Phys 2000 Feb; 27 (2): 346-53. ) authorizes apnea or synchronization, the present invention best matches the irradiation moment intermittently and the optimal phase of the physiological cycle or radiates continuously to the point where oscillation of physiological movements. This dual role allows the system to be applicable to a variety of patients, ie, apnea method for patients who can maintain and reproduce ITP, and forced apnea or synchronization method for those who, like children or uncooperative people are not able to reproduce exactly the same voluntary apnea. This is the sequence of operations allows a). continuous progress # 5. 4.4. - Dosimetry online and in real time by the device
5.4.4.1. - Geographical maps (1975) dosimetric
Since the mid-1970s, geographic information systems (GIS) have revolutionized this sector: on a traditional map, a geographer could only add a limited amount of information. With GIS, it is possible to superimpose several layers instantly: a base map, an irrigation network map, a map of soil types, a cadastral map, a satellite image of crops in progress ... This technology finds multiple applications, particularly in terms of spatial planning. With it the present invention can super-). ask to compare several dosimetric maps on top of each other on the same screen image monitor.

- 5.4.4.2. - Dossier technique du dispositif
Enfin, un dossier dosimétrique DVD (1997) par patient traité est constitué pour l'ensemble du traitement. Ce disque CD de 12 cm fonctionne, comme un CD, selon 5. le principe de lecture optique. Il utilise les normes de compression MPEG II, offre une image d'excellente qualité, un son stéréo numérique et surtout possède une très grande capacité de stockage (4,7 Go par face) et convient au dossier technique individuel de Radiothérapie. En version grand public, il offre donc des films avec une excellente résolution et un son laser. Pour les applications informatiques, il ). améliore très sensiblement les qualités de stockage disponibles.
- 5.4.4.2. - Technical file of the device
Finally, a dosimetric record DVD (1997) per treated patient is made for the entire treatment. This CD disc of 12 cm works, like a CD, according to 5. the principle of optical reading. It uses the MPEG II compression standards, offers an excellent quality image, digital stereo sound and above all has a very large storage capacity (4.7 GB per side) and is suitable for the individual Radiotherapy technical file. In the consumer version, it offers movies with excellent resolution and laser sound. For IT applications, it). significantly improves the storage qualities available.

- 5.4.4.3. - Imprimante 3D pour les pièces moulées sur mesure
En 1987, un ingénieur texan, Paul McLure, s'intéressa de près aux travaux menés par Joseph J. Beaman et son élève Carl R. Deckard à l'université du Texas. Il
- 5.4.4.3. - 3D printer for custom molded parts
In 1987, a Texas engineer, Paul McLure, took a close interest in the work of Joseph J. Beaman and his pupil Carl R. Deckard at the University of Texas. he

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imagina le potentiel commercial de leurs découvertes, obtint une subvention gouvernementale et fonda DTM Corp, à laquelle il associa l'université. Ce procédé - {Sélective Laser Sintering Process) permet de réaliser rapidement des maquettes en trois dimensions. Un ordinateur, tel que le CPU scanographique du dispositif d'invention, découpe l'objet à construire en tranches successives, dont il mémorise les contours. Un rayon laser couplé à l'ordinateur balaie la surface d'une résine qui se polymérise au point de contact, reproduisant l'objet. Ces informations numérisées peuvent être transmises à tout ordinateur compatible qui, sur place, peut commander une machine construite par TDM et reproduire l'objet. En 1996, la firme américaine
3D Systems a proposé une machine qui fabrique une maquette en plastique exactement conforme à l'objet final. Ce dernier peut servir à concevoir un moulage thermoformé de contention et d'immobilisation d'une région donnée.
imagined the commercial potential of their discoveries, obtained a government grant and founded DTM Corp, to which he associated the university. This process - {Selective Laser Sintering Process) makes it possible to quickly create models in three dimensions. A computer, such as the scanner CPU of the invention device, cuts the object to be built in successive slices, which it memorizes the contours. A laser beam coupled to the computer scans the surface of a resin that polymerizes at the point of contact, reproducing the object. This digitized information can be transmitted to any compatible computer that, on the spot, can control a machine built by TDM and reproduce the object. In 1996, the American firm
3D Systems has come up with a machine that makes a plastic model that exactly matches the end object. The latter can be used to design a thermoformed mold for restraining and immobilizing a given region.

5.4.4.4. - Un casque-écran (1965) sur le serveur dosimétrique, dit console dosimétrique.  5.4.4.4. - A helmet-screen (1965) on the dosimetry server, called dosimetric console.

Pour arriver au concept du monde virtuel et à l'immersion totale de l'utilisateur, il manquait un moyen de visualisation approprié. Le principe d'un casque à vision stéréoscopique avait été conçu par Ivan Sutherland en 1965 pour le compte de l'armée américaine, mais c'est seulement en 1986 que naît, sous l'égide de la
NASA, le premier HMD (Helmet Mounted Display ou casque-écran). Son inventeur est Scott Fisher qui s'imposera, bientôt comme l'autre gourou du virtuel. Destiné à la simulation de missions dans l'espace, le HMD affiche les informations binoculaires sur deux écrans à cristaux liquides et transmet à l'ordinateur les mouve- ments de la tête : l'image affichée se décale en fonction de la direction du regard.
To arrive at the concept of the virtual world and the total immersion of the user, it lacked an appropriate visualization means. The principle of a stereoscopic vision helmet was designed by Ivan Sutherland in 1965 on behalf of the US military, but it was only in 1986 that was born, under the aegis of the
NASA, the first HMD (Helmet Mounted Display). Its inventor is Scott Fisher who will impose himself, soon like the other guru of the virtual one. Intended for the simulation of missions in space, the HMD displays binocular information on two LCD screens and transmits to the computer the movements of the head: the displayed image shifts according to the direction of the gaze .

C'est la meilleure façon de se rendre mieux compte en temps réel de l'effectivité ba- listique des différents faisceaux d'irradiation thérapeutique.  This is the best way to better understand in real time the statistical effectiveness of the different therapeutic irradiation beams.

La réalité virtuelle est justement mise à profit dans cette invention par l'usage d'un casque-écran à la console de dosimétrie couplée au scanner radiothérapique. Le dispositif est auparavant ou apte en per-opératoire à exécuter une simulation clinique en même temps qu'une dosimétrie par kernels des points d'interaction en temps réel en même temps qu'un contrôle du mouvement sur la répétitivité et le maintien de la mise en place et surtout d'une visée balistique sans biais. Tout en gagnant du temps sur l'exécution d'ensemble des actes de Radiothérapie. Puisque la simulation clinique se réduit, par exemple, à une simple exploration dite multiphasique d'une région d'intérêt donnée ; elle se produit de ce fait en respiration spontanée pour me- surer l'amplitude des différents mouvements, sans et avec injection de contraste  Virtual reality is precisely used in this invention by the use of a helmet-screen to the dosimetry console coupled to the radiotherapy scanner. The device is previously or per operatively able to perform a clinical simulation together with kernel dosimetry of the interaction points in real time along with a control of the movement on the repetitiveness and the maintenance of the implementation. in place and especially of a ballistic aim without bias. While saving time on the overall performance of Radiotherapy acts. Since the clinical simulation is reduced, for example, to a simple so-called multiphasic exploration of a given region of interest; it thus occurs in spontaneous respiration to measure the amplitude of the different movements, without and with contrast injection.

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pendant environ 5-10 minutes pour l'acquisition d'images ainsi que des repères anatomiques sur des axes de coordonnées qui tiennent compte desdits repères anatomiques. Des cartographies vasculaires cinéangiographiques du pédicule nourricier ainsi que de la perfusion de la tumeur pour faire la part exacte de l'#dème péritumoral et de la lésion cible proprement dite. Il ne sera donc pas nécessaire de recommencer à chaque séance une injection de contraste parce que le relais est pris, comme décrit ci-dessus, par la caractérisation tissulaire électronique pour rendre compte d'éventuelle fonte tumorale au cours de l'ensemble de l'étalement thérapeutique. Ceci nous amène tout droit à préciser le Principe balistique mis en #uvre dans la présente invention.  for about 5-10 minutes for the acquisition of images as well as anatomical landmarks on coordinate axes that take into account said anatomical landmarks. Cineangiographic vascular mapping of the pedicle as well as the perfusion of the tumor to make the exact part of the peritoneum # and the target lesion itself. It will therefore not be necessary to repeat each session a contrast injection because the relay is taken, as described above, by the electronic tissue characterization to account for possible tumor damage over the whole of the therapeutic spreading. This brings us straight to clarify the Ballistic Principle implemented in the present invention.

5. 4.5. - Principe balistique en Radiothérapie image-guidée dynamique Permettre de tirs sur un but en mouvement mu par des mouvements périodiques intrinsèques et extrinsèques, comme la sphère ORL, le thorax et l'abdomen, ceci malgré le mouvement et à plus forte raison quand il n'y a pas de mouvement au plan interne, comme pour le crâne par exemple, sans jamais passer à côté de l'objectif de visée. Ce principe balistique sans biais est très important dans la conceptualisation de la nouvelle balistique image-guidée. En effet, avant d'exécuter une action ou une commande à l'aide de la souris ou au crayon optique, il faut placer le pointeur sur une position bien déterminée de l'image 3D extemporanée. le tir est ainsi étroite- ment ajusté, tel qu'illustré à la figure la, sans pour autant élargir indéfiniment et inutilement le volume-cible sous prétexte de marges de sécurité, dont on sait qu'elles sont toxiques pour les tissus sains environnants. Connaissant le déplacement de l'organe visé et son timing on en déduit un synchronisme systématique (menu contextuel) : faire coïncider exactement avec le lieu de passage et d'interaction des rayons est l'objectif primordial d'une balistique image-guidée. Sinon les choses se passent à l'aveugle malgré l'aide de la réalité virtuelle, comme dans l'art ancien et les résultats sont tel qu'illustré à la figure la caractérisés par une grande variabilité des points d'impact des tirs par fraction thérapeutique. 5. 4.5. - Ballistic Principle in Dynamic Image-Guided Radiotherapy Allowing shots on a mu-moving target by intrinsic and extrinsic periodic movements, such as the ENT sphere, chest and abdomen, despite the movement and even more so when there is no movement. There is no movement internally, as for the skull, for example, without ever missing the aim of aiming. This unbiased ballistic principle is very important in the conceptualization of the new image-guided ballistics. Indeed, before executing an action or a command with the help of the mouse or the optical pencil, it is necessary to place the pointer on a well determined position of the extemporaneous 3D image. the shot is thus tightly adjusted, as shown in Figure la, without enlarging the target volume indefinitely and unnecessarily under the pretext of safety margins, which are known to be toxic to the surrounding healthy tissues. Knowing the displacement of the target organ and its timing we deduce a systematic synchronism (contextual menu): to coincide exactly with the place of passage and interaction of the rays is the primary objective of an image-guided ballistics. Otherwise things happen blindly despite the help of virtual reality, as in ancient art and the results are as illustrated in the figure the characterized by a great variability of the points of impact of the shots by fraction therapeutic.

Dans certaines situations, il peut être désirable de ne pas irradier à partir des directions particulières, en vue d'épargner des structures anatomiques spécifiques comme par exemple la moelle. Ceci peut être réalisé en éteignant par un système contrôlé par une grille, dans le tube à rayons X. Dans les va-et-vient les tubes s'éteignent en bout de course et se rallume à un moment précis coïncidant avec le point de départ du volume cible, dès que l'inertie de la table disparaît et que s'amorce correctement le mouvement en sens inverse à la vitesse prescrite d'avance de la table, pour éviter In some situations, it may be desirable not to irradiate from the particular directions in order to spare specific anatomical structures such as the marrow. This can be achieved by switching off by a grid-controlled system in the x-ray tube. In the back and forth the tubes switch off at the end of the stroke and come on at a specific moment coinciding with the starting point of the target volume, as soon as the inertia of the table disappears and that the movement is started in the opposite direction at the speed prescribed in advance of the table, to avoid

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la surchauffe en périphérie de la lésion cible. Nécessité encore d'une marge négative de sécurité (phénomène de jonction des champs) dans la mesure où les différents rayons des faisceaux ne doivent pas être nécessairement tangents aux bords de la lésion cible. La conformation s'opère ici par coïncidence parfaite de la lésion cible et du volume d'interaction électromagnétique des différents faisceaux simultanés, rôle dévolu à l'optimisation que celui de concrétiser cette coïncidence parfaite épousant exactement la morphologie et les contours de la lésion cible et tenant compte de sa variabilité dans le temps ; marges négatives de sécurité = zone tampon de fluctuation de la dose par oscillation périodique, compte tenu de la mobilité . intrinsèque, de la topographie lésionnelle.  overheating at the periphery of the target lesion. Need still a negative margin of safety (field joining phenomenon) insofar as the different beams of the beams must not necessarily be tangent to the edges of the target lesion. The conformation takes place here by perfect coincidence of the target lesion and the volume of electromagnetic interaction of the different simultaneous beams, role devolved to the optimization that of concretizing this perfect coincidence exactly matching the morphology and contours of the target lesion and taking into account its variability over time; Negative safety margins = Periodic oscillation dose fluctuation buffer, taking into account mobility. intrinsic, of the lesional topography.

D'où l'exigence dans cette invention d'une visualisation permanente et nécessairement interactive de la cible afin de ne viser que la cible en évaluant la dose en temps réel et la balistique optimale au cours de l'acte de Radiothérapie pour accroître la probabilité de contrôle tumoral et diminuer celle de complication. Le but . est sans conteste d'explorer par l'image les déplacements possibles d'un volume cible durant le traitement par rapport à la situation planifiée, afin de définir les marges de planification appropriées à la morphologie de la lésion cible aussi bien qu'identifier les méthodes efficientes pour assurer ou même mieux réduire ces marges en marges négatives, eu égard au pic de diffusion de l'énergie radiante. Ces . marges devraient prendre en compte l'ensemble des déplacements internes du volume cible et des erreurs externes de mise en place, à chaque fraction. Le déplacement interne pour les tumeurs thoraciques est principalement dû à la respiration et à l'activité cardiaque. Une estimée des déplacements internes de la tumeur peut par exemple être obtenue à partir de l'étude de Ekberg et coll. (1998) . qui se sont penchés à l'aide de la fluoroscopie sur la mobilité tumorale dans toutes les trois directions de l'espace, chez 20 patients. Ils ont trouvé que, pour les localisations tumorales couvrant les poumons gauche et droit ainsi que tous les lobes, la déviation standard (SD) moyenne du déplacement tumoral dans les directions X-, Y-, et Z- étaient respectivement de 1,4 ;2,6 et 1,3 mm, au cours de la . respiration normale. Cependant, Ross et coll. (1990) ont décrit comment l'étendue du mouvement mesuré avec le CT ultra-fast était découverte comme étant fortement dépendante de la proximité du coeur/aorte ou du diaphragme. Il existe donc un biais dans cette manière de faire dans la mesure où la comparaison utilisée ici est historique. En fait, ils décrivent un déplacement du à la respiration de l'ordre de 1 . cm pour les lésions du lobe inférieur. En effet, Ekberg et coll. ont également observé  Hence the requirement in this invention of a permanent and necessarily interactive visualization of the target in order to target only the target by evaluating the dose in real time and optimal ballistics during the act of Radiotherapy to increase the probability tumor control and decrease that of complication. The goal . is undoubtedly to explore by image the possible displacements of a target volume during the treatment compared to the planned situation, in order to define the planning margins appropriate to the morphology of the target lesion as well as to identify the methods efficient to ensure or even better reduce these margins in negative margins, given the peak of radiant energy diffusion. These. margins should take into account all internal displacements of the target volume and external errors of implementation, at each fraction. Internal displacement for thoracic tumors is mainly due to respiration and cardiac activity. An estimate of the internal displacements of the tumor can for example be obtained from the study by Ekberg et al. (1998). who studied fluoroscopy for tumor mobility in all three directions of space in 20 patients. They found that for tumor localizations covering the left and right lungs as well as all lobes, the mean standard deviation (SD) of tumor displacement in the X-, Y-, and Z- directions were 1.4, respectively; 2.6 and 1.3 mm, during the. normal breathing. However, Ross et al. (1990) described how the extent of motion measured with ultra-fast CT was found to be highly dependent on the proximity of the heart / aorta or diaphragm. There is therefore a bias in this way of doing things since the comparison used here is historical. In fact, they describe a displacement from the to the respiration of the order of 1. cm for lower lobe lesions. Indeed, Ekberg et al. also observed

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des grandes variations dans l'amplitude du mouvement, allant jusqu'à 12 mm. Mis à part ces grandes variations en amplitude et en fréquence avec la localisation tumorale, la fonction de distribution de la probabilité de ces mouvements dévie fortement d'une distribution gaussienne (A. E. Lujan et al, 1999). Donc, la déviation standard (SD) de ces déplacements est jugée comme étant une représentation pauvre de la fonction de distribution et, lorsque dans un tel cas l'expression donnée cidessus pour des marges de sécurité peut être appliquée, elle n'est pas claire. C'est pourquoi il faut la mesurer exactement chez chaque patient et à chaque instant. En plus, dans cette expression, les déplacements systématiques et au hasard sont séparés, mais cette séparation n'est pas triviale dans le cas de mouvements internes. Particulièrement, les erreurs systématiques introduites par le mouvement interne au cours du scan CT ne sont pas à décrire sans détour puisque ces mouvements surviennent sur une échelle de temps de l'ordre des temps de coupe du scan d'un CT scanner selon J.M. Balter et coll. (1996) (cités par Hans C.J. de Boer, John R. van Sômsen de Koste et al, 2001).  large variations in the range of motion, up to 12 mm. Apart from these large variations in amplitude and frequency with tumor localization, the distribution function of the probability of these movements strongly deviates from a Gaussian distribution (A. E. Lujan et al, 1999). Therefore, the standard deviation (SD) of these displacements is considered to be a poor representation of the distribution function and, when in such a case the expression given above for safety margins can be applied, it is unclear . This is why it must be measured exactly in each patient and at every moment. In addition, in this expression, the systematic and random movements are separated, but this separation is not trivial in the case of internal movements. In particular, the systematic errors introduced by the internal movement during the CT scan are not to be described directly since these movements occur on a time scale of the order of the cutting times of the scan of a CT scanner according to JM Balter and al. (1996) (cited by Hans C. J. de Boer, John R. van Somsen of Koste et al, 2001).

Pour qu'un estimateur convienne, il faut vérifier, comme dans la figure la, qu'il présente deux qualités principales : absence de biais et variance faible. Elles peuvent être comprises, avec la figure la, en prenant l'analogie de tirs sur une cible animée ; le centre de la cible représente la valeur vraie d'un paramètre (celle, par exemple les coordonnées du centre de la lésion, qu'on veut estimer et superposer à l'isocentre) et les différents impacts des tirs représentent les estimations obtenues sur des échantillons successifs ou fractions d'irradiation thérapeutique ou mieux encore des champs d'irradiation dans lesquels : # L'absence de biais signifie que les estimations obtenues sur des échantillons suc- cessifs ne s'écartent pas de façon systématique de la vraie valeur. Autrement dit leur moyenne est égale à la vraie valeur. For an estimator to be appropriate, it must be verified, as in Figure 1a, that it has two main qualities: absence of bias and low variance. They can be understood, with figure la, taking the analogy of shots on an animated target; the center of the target represents the true value of a parameter (that is, the coordinates of the center of the lesion, which one wants to estimate and superimpose on the isocentre) and the different impacts of the shots represent the estimates obtained on successive samples or fractions of therapeutic irradiation or even better irradiation fields in which: # The absence of bias means that the estimates obtained on successive samples do not deviate systematically from the true value. In other words, their average is equal to the true value.

# Une variance faible indique que les estimations sont peu dispersées et qu'il y a donc peu d'écart entre les valeurs issues de deux échantillons distincts ou fonctions d'irradiation.  # A low variance indicates that the estimates are not widely dispersed and therefore there is little difference between the values from two separate samples or irradiation functions.

Mais, la méconnaissance instantanée des modalités d'extension des tumeurs, la délimitation imprécise du volume tumoral certes avant l'avènement de la tomodensitométrie et de l'imagerie par résonance magnétique nucléaire avaient initialement conduit, au nom des marges, de sécurité, à la réalisation d'irradiations systématiques de la totalité du corps. Cette attitude est remise en questions, en  But, the instant ignorance of the modalities of extension of tumors, the imprecise delineation of tumor volume certainly before the advent of computed tomography and nuclear magnetic resonance imaging had initially led, in the name of margins, security, to the systematic irradiation of the whole body. This attitude is questioned,

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particulier par des publications ayant étudié le siège des récidives après irradiation (A. S. Garden et al, 1991 ; L. E. Gaspar et al, 1992 ; K. Nakagawa et al, 1998). Ces études ont montré que 70 à 100 % des récidives siégeaient dans un périmètre de 2 cm autour du volume prenant le contraste ou des marges de résection. De ce fait, le volume cible a pu être, au jour d'aujourd'hui, adapté en prenant des marges de sécurité de 2 à 3 cm au-delà de la prise de contraste ou de l'hypodensité définie sur l'imagerie. Par ailleurs, des études comparant les résultats de biopsies effectuées en conditions stéréotaxiques avec les images tomodensitométriques ou par résonance magnétique ont montré que les hypodensités pouvaient correspondre à une simple réaction #démateuse (P. J. Kelly et al, 1987) péritumorale. Le type spatial 1 correspond à des tumeurs bien circonscrites, tandis que le type spatial III correspond à une infiltration par des cellules tumorales isolées. Cette classification a pour avantage de contribuer à une définition plus rigoureuse des limites des champs d'irradiation, mais au prix de plusieurs biopsies stéréotaxiques selon des modalités de réalisation qui ne sont pas toujours facilement applicables, en pratique. De toute évidence, il s'agit d'une région de faible densité des cellules tumorales qu'il s'agit de considérer comme telle à l'avenir dans les stratégies d'irradiation thérapeutique, en optant pour les marges négatives et donc une irradiation de faible importance.  particularly by publications having studied the site of recurrences after irradiation (A. S. Garden et al, 1991, L. Gaspar et al, 1992, K. Nakagawa et al, 1998). These studies showed that 70 to 100% of recurrences were within 2 cm around the volume taking contrast or resection margins. As a result, the target volume could now be adapted by taking safety margins of 2 to 3 cm beyond the contrast enhancement or imaging defined hypodensity. Moreover, studies comparing the results of biopsies performed under stereotaxic conditions with CT or magnetic resonance images have shown that the hypodensities could correspond to a single peritumoral # (P.J. Kelly Kelly et al., 1987). Spatial type 1 corresponds to well-circumscribed tumors, whereas spatial type III corresponds to infiltration by isolated tumor cells. This classification has the advantage of contributing to a more rigorous definition of the limits of the irradiation fields, but at the cost of several stereotactic biopsies according to embodiments that are not always easily applicable in practice. Clearly, this is a region of low tumor cell density that should be considered as such in the future in therapeutic irradiation strategies, opting for negative margins and thus irradiation. of little importance.

# 5.4.5.1. - Nécessité d'une augmentation de la dose totale en
Radiothérapie de conformation...
# 5.4.5.1. - Need for an increase of the total dose in
Radiotherapy of conformation ...

L'existence d'une relation dose-contrôle tumorale n'a pas par exemple été clairement établie pour tous les types histologiques de tumeurs cérébrales malignes, notamment pour les gliomes de bas grade irradiés à la dose de 45 à 60 Gy (A.B. The existence of a tumor dose-control relationship has not, for example, been clearly established for all histological types of malignant brain tumors, particularly for low-grade gliomas irradiated at a dose of 45 to 60 Gy (A.B.

Karim et al, 1996). L'équipe de Lee et coll. (1999) a analysé les échecs après irra- diation conformationnelle chez 71 patients atteints de gliome de haut grade et a trouvé, parmi les 29 récidives unifocales, que 26 étaient centrales et trois marginales . Ceci malgré l'augmentation de la dose 70-80 Gy, ceci a conduit les auteurs à poursuivre leur escalade de dose jusqu'à 90 Gy. Dans ce dernier groupe, les échecs sont survenus majoritairement en dehors du volume irradié, et en particu- lier dans le névraxe. Dans le groupe qui a reçu 90 Gy, en revanche, deux patients sont décédés de radionécrose. Au vu de ces résultats portant sur relativement peu de malades, l'intérêt d'une augmentation de la dose totale n'est certes pas établi et les recherches cliniques s'orientent davanatage vers la conservation du tissu cérébral sain (C. Haie-Meder et al, 1999), qui est le souci majeur de la présente invention Karim et al, 1996). The team of Lee et al. (1999) analyzed failures after conformational irradiation in 71 patients with high-grade glioma and found among the 29 single-site relapses that 26 were central and three marginal. This despite the increase of the dose 70-80 Gy, this led the authors to continue their dose escalation up to 90 Gy. In the latter group, the failures occurred mainly outside the irradiated volume, and in particular bind in the neuraxis. In the group that received 90 Gy, however, two patients died of radionecrosis. In view of these results concerning relatively few patients, the interest of an increase of the total dose is certainly not established and the clinical researches are oriented towards the conservation of the healthy brain tissue (C. Haie-Meder et al., 1999), which is the major concern of the present invention

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sans pour autant renoncer à l'escalade de dose mais en supprimant tout biais susceptible d'expliquer les mauvais résultats de la Radiothérapie.  without giving up the dose escalation but removing any bias that may explain the poor results of radiation therapy.

# 5.4.5.2. - ... et son corrolaire : Diminution de la dose au niveau des tissus sains.  # 5.4.5.2. - ... and its correlation: Decreased dose in healthy tissues.

Des études portant sur la toxicité à long terme ont permis de déterminer les facteurs responsables des complications de l'irradiation cérébrale. A ce titre, les données portant sur les patients traités par protons sont parfaitement documentées. Sur 367 patients traités entre 1974 et 1995 pour des tumeurs de la base du crâne, des lésions du tronc cérébral ont été observées dans 17 cas. Le risque augmentait significativement avec la dose maximale reçue par le tronc cérébral et avec le volume du tronc cérébral recevant plus de 50 Gy équivalent Cobalt. Le nombre d'interventions chirurgicales antérieures à l'irradiation et l'existence d'un diabète étaient aussi associés au risque de complication (J. Debus et al 1997). La responsabilité de l'irradiation doit donc être évaluée en tenant compte d'autres facteurs favorisant la survenue des complications. Le développement de la technique non coaxiale a permis des études comparatives avec des techniques classiques de champ parallèles opposés. Ainsi, A.F. Thornton et coll. (1991) ont-ils comparé les deux approches chez 50 patients atteints de gliome de haut grade. L'analyse des histogrammes dosevolume a montré que, pour une couverture dosimétrique identique du volume tumoral, la radiothérapie conformationnelle était associée à une réduction (jusqu'à 30 %) du tissu cérébral sain inclus dans l'isodose 95 %. A terme, il semble clair qu'avec la précision accrue de la délimitation des organes à risque grâce à une technologie appropriée, comme celle de la présente invention, qui permettra une meilleure connaissance des doses tolérables par les tissus sains et des relations existant entre volume irradié et tolérance effective. Long-term toxicity studies have identified the factors responsible for the complications of cerebral irradiation. As such, data on patients treated with protons are well documented. Of 367 patients treated between 1974 and 1995 for basal skull tumors, brainstem lesions were observed in 17 cases. The risk increased significantly with the maximal dose received by the brainstem and the volume of the brainstem receiving more than 50 Gy Cobalt equivalent. The number of surgical interventions prior to irradiation and the existence of diabetes were also associated with the risk of complications (J. Debus et al 1997). The responsibility for irradiation must therefore be assessed taking into account other factors that favor the occurrence of complications. The development of the non-coaxial technique allowed comparative studies with opposite parallel classical field techniques. For example, A.F. Thornton et al. (1991) compared the two approaches in 50 patients with high grade glioma. Dosevolume histogram analysis showed that, for identical dosimetric coverage of tumor volume, conformal radiation therapy was associated with a reduction (up to 30%) in healthy brain tissue included in 95% isodose. Over time, it seems clear that with the increased precision of the delineation of organs at risk through appropriate technology, such as that of the present invention, which will allow a better knowledge of doses tolerable by healthy tissue and relationships between volume irradiated and effective tolerance.

* 5.4.3.3. - Examen au plus près du métabolisme tumoral Par ailleurs, des applications cliniques de l'imagerie spectroscopique par résonance magnétique (MRSI) à l'étude des cancers du cerveau et de la prostate se sont développées significativement, au cours de la dernière décade. Les études du cerveau et de la prostate par imagerie spectroscopique RMN (MRSI) au proton, basées sur les taux du métabolite avant et après la thérapie, ont en effet démontré en une période de temps cliniquement raisonnable la faisabilité pour évaluer de façon non-invasive les cancers humains. La spectroscopie RMN (MRSI) procure ainsi une fenêtre biochimique unique pour étudier de façon non-invasive le métabolisme cellulaire. * 5.4.3.3. - Closer examination of tumor metabolism In addition, clinical applications of magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) in the study of brain and prostate cancers have developed significantly during the last decade. Brain and prostate studies using proton NMR spectroscopic imaging (MRSI), based on metabolite levels before and after therapy, have demonstrated in a clinically reasonable time the feasibility for non-invasive assessment human cancers. NMR spectroscopy (MRSI) thus provides a unique biochemical window for non-invasively studying cellular metabolism.

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Les études spectroscopiques par RMN (MRSI) ont démontré des différences spectrales dramatiques entre le tissu cérébral normal (choline basse et aspartate N- acétyl élevé) et la prostate (choline basse et citrate élevé) par rapport aux tumeurs du cerveau (faible NAA, choline élevée) et à celles de la prostate (citrate bas, choline élevée). La présence d'oedème et de nécrose au sein de la prostate et du cerveau est pour les deux reflétée par une réduction de l'intensité de toutes les résonances du fait de la densité cellulaire réduite. La spectroscopie RMN (MRSI) était apte à discrimi- ner la nécrose (absence de tous les métabolites, excepté les lipides et le lactate) à partir du tissu normal viable et du cancer, dans les suites de la thérapie. Les résultats des études spectroscopiques (MRSI) courantes fournissent également la preuve que l'étendue des changements métaboliques dans les régions du cancer avant la thérapie aussi bien que l'ampleur ainsi que les changements métaboliques au cours du temps, après la thérapie peut améliorer notre compréhension de l'agressivité du cancer et des mécanismes de la réponse thérapeutique. Cliniquement, l'imagerie par RMN . combinée à la spectroscopie RMN (MRI/MRSI) a déjà démontré le potentiel en faveur du diagnostic amélioré, de la stadification et de la planification du traitement des cancers du cerveau et de la prostate. Additionnellement, des études sont en cours de déterminer l'exactitude des paramètres anatomiques et métaboliques en procurant une base quantitative objective pour évaluer la progression de la maladie et la répon- . se à la thérapie (J. Kurhanewicz et al, 2000). Ceci démontre à suffisance qu'il faut s'intéresser de plus près, grâce à une caractérisation tissulaire quotidienne, au devenir d'un processus tumoral en cours de traitement pour parvenir à un contrôle satisfaisant. NMR spectroscopic studies (MRSI) demonstrated dramatic spectral differences between normal brain tissue (low choline and high N-acetyl aspartate) and prostate (low choline and high citrate) compared to brain tumors (low NAA, choline high) and those of the prostate (low citrate, high choline). The presence of edema and necrosis in the prostate and brain is both reflected by a reduction in the intensity of all resonances due to reduced cell density. NMR spectroscopy (MRSI) was able to discriminate necrosis (absence of all metabolites except lipids and lactate) from viable normal tissue and cancer as a result of therapy. Results from current spectroscopic (MRSI) studies also provide evidence that the extent of metabolic changes in cancer regions prior to therapy as well as magnitude as well as metabolic changes over time after therapy may improve our understanding of cancer aggressiveness and mechanisms of therapeutic response. Clinically, NMR imaging. combined with NMR spectroscopy (MRI / MRSI) has already demonstrated the potential for improved diagnosis, staging and treatment planning for brain and prostate cancers. Additionally, studies are in progress to determine the accuracy of anatomical and metabolic parameters by providing an objective quantitative basis for assessing disease progression and response. therapy (Kurhanewicz et al, 2000). This is a sufficient demonstration of the need to take a closer look, through a daily tissue characterization, to the fate of a tumor process undergoing treatment to achieve satisfactory control.

Cependant, l'évaluation de l'intérêt des modifications balistiques autorisées par une . approche conformationnelle ne doit pas se limiter à la constatation d'une meilleure distribution de doses reçues par la tumeur et les tissus sains situés dans son voisinage, a fortiori lorsque l'irradiation est motivée par une lésion bénigne (adénome hypophysaire). En effet, la dose reçue aux gonades peut atteindre 3 à 4 % de la contribution d'un faisceau dont la porte d'entrée est le vertex (I.J. Das et al, . 1997). L'utilisation des champs non coplanaires impose aussi une évaluation précise des doses reçues par la thyroïde, doses qui doivent être prises en compte lors de la définition des contraintes d'optimisation de la balistique de traitement Par ailleurs, les tumeurs de pronostic favorable se prêtent mieux à l'étude des complications de la radiothérapie conformationnelle. Ainsi, le dogme de l'irradiation de la totalité de la . fosse postérieure est remis en questioh chez les patients atteints dé médulloblastome.  However, the evaluation of the interest of the ballistic modifications authorized by a. The conformational approach should not be limited to the observation of a better distribution of doses received by the tumor and the healthy tissues located in its vicinity, especially when the irradiation is motivated by a benign lesion (pituitary adenoma). In fact, the dose received by the gonads can reach 3 to 4% of the contribution of a beam whose gateway is the vertex (I.J. Das et al., 1997). The use of non-coplanar fields also imposes an accurate evaluation of the doses received by the thyroid, doses which must be taken into account when defining the constraints of optimization of the ballistics of treatment Moreover, the tumors of favorable prognosis lend themselves better at studying the complications of conformational radiotherapy. Thus, the dogma of the irradiation of the whole of the. Posterior fossa is questioned in patients with medulloblastoma.

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En raison du faible taux de récidive observé dans la fosse postérieure, une irradiation plus focalisée, guidée à l'aide des moyens de l'imagerie moderne, pourrait se discuter afin de limiter la dose reçue par les tissus sains, dont la cochlée (N.  Due to the low recurrence rate observed in the posterior fossa, a more focused irradiation, guided by modern imaging means, could be discussed to limit the dose received by healthy tissues, including the cochlea (N .

Fukunaga-Johnson et al, 1998a, N. Fukunaga-Johnson et al, 1998b). Il faut dorénavant penser à réduire systématiquement l'importance à la porte d'entrée des champs d'irradiation thérapeutique pour réduire l'irradiation collatérale inutile. Fukunaga-Johnson et al., 1998a, N. Fukunaga-Johnson et al., 1998b). From now on, we must think of systematically reducing the importance of therapeutic irradiation fields at the entrance to reduce unnecessary collateral irradiation.

5. 4.6. - Perspectives ouvertes par la présente invention de la radiothérapie conformationnelle Dans les tumeurs cérébrales, l'utilisation de champs multiples (coplanaires ou non coplanaires en bouquets ) a déjà été proposée comme alternative possible à la radiothérapie en conditions stéréotaxiques (L. B. Marks et al, 1995). Les développements technologiques, qui ont rendu possible la radiothérapie conformationnelle, vont vraisemblablement réduire encore la distance séparant ces deux techniques, qui de fait ont les mêmes objectifs. La modulation d'intensité des faisceaux est susceptible de permettre à la radiothérapie conformationnelle de rivaliser avec les approches les plus sophistiquées, comme la radiothérapie en conditions stéréotaxiques (R.M. Cardinale et al, 1998 ; S. L. Meeks et al, 1998) ou la protonthérapie (R.M. Cardinale et al 1998 ; S. L. Meeks et al, 1998). L'étude de S.L.  5. 4.6. Perspectives opened by the present invention of conformational radiotherapy In brain tumors, the use of multiple fields (coplanar or non-coplanar clusters) has already been proposed as a possible alternative to radiotherapy under stereotactic conditions (LB Marks et al, 1995). ). Technological developments, which have made conformational radiotherapy possible, are likely to further reduce the distance between these two techniques, which in fact have the same objectives. Beam intensity modulation is likely to allow conformational radiation therapy to compete with the most sophisticated approaches, such as stereotactic radiotherapy (RM Cardinale et al, 1998, SL Meeks et al, 1998) or proton therapy (RM Cardinale et al 1998, SL Meeks et al, 1998). The study of S.L.

Meeks et coll. (1998), évaluant l'efficacité clinique potentielle de la modulation d'intensité par rapport à la radiochirurgie, n'a mis en évidence que des différences minimes entre ces techniques pour le traitement des tumeurs intracrâniennes de petite taille. Cependant, la radiothérapie stéréotaxique garde l'avantage d'un gradient de dose plus marqué en dehors du volume cible et pourrait donc être associée à une meilleure épargne des tissus sains. A plus forte raison celle d'une diffusion isotropique de dépôt d'énergie avec porte d'entrée à marges négatives. Meeks et al. (1998), evaluating the potential clinical efficacy of intensity modulation versus radiosurgery, found only minimal differences between these techniques for the treatment of small intracranial tumors. However, stereotaxic radiotherapy retains the advantage of a more pronounced dose gradient outside the target volume and may therefore be associated with better saving of healthy tissue. All the more so, that of an isotropic diffusion of energy deposition with an entry gate with negative margins.

Des conceptions d'essais cliniques standard peuvent certes conduire à des conclusions restrictives : les meilleurs traitements recommandés sur la base des résultats d'essai, bien que généralement applicable à des populations des patients, ne s'appliquent pas nécessairement aux patients individuels. En théorie, la modélisation radiobiologique, couplé aux dosages prévisibles fiables, peuvent être utilisés pour rationaliser la sélection des patients pour des schémas particuliers de radiothérapie (B. Jones and R.G. Dale : Radiobiological modeling and clinical trials. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2000 Aug 1 ; 48(1) : 259-65.). Mais, la modélisation quadratique linéaire de la radiothérapie peut être utilisée pour simuler un essai clinique. Ceci est réalisé par des techniques d'échantillonnage au hasard dans lesquelles les paramètres Standard clinical trial designs may lead to restrictive conclusions: the best treatments recommended on the basis of the test results, although generally applicable to patient populations, do not necessarily apply to individual patients. In theory, radiobiological modeling, coupled with reliable predictable assays, can be used to rationalize patient selection for particular radiotherapy regimens (B. Jones and RG Dale: Radiobiological modeling and clinical trials. 1; 48 (1): 259-65). But, linear quadratic modeling of radiotherapy can be used to simulate a clinical trial. This is achieved by random sampling techniques in which the parameters

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radiobiologiques clés (alpha, bêta, T (pot) et nombre clonogénique) sont sélectionnés à partir des séries connues ou attendues. L'élaboration en radiothérapie de l'essai clinique peut être améliorée par l'évaluation radiobiologique conçue pour estimer les modifications éventuelles dans la probabilité de guérison de la tumeur (TCP = tumor cure probability) et la dose biologiquement effective du tissu normal probable (BED = biologically effective dose). La modélisation peut également être utilisée pour rationaliser l'assignation des patients à une liste des tests ou des normes d'optimisation individuelle d'un schéma de traitement. Des telles approches dépendent de l'existence des dosages prédictifs fiables des paramètres radiobiologiques chez les patients individuels. L'influence des variations dans l'exactitude de dosage prédictif sur les résultats améliorés est ainsi évaluée. Les essais cliniques, qui ont été précédés par la simulation de modélisation, offrent potentiellement des améliorations substantielles dans les résultats du traitement du cancer par radiothérapie. Ces derniers excèdent l'élaboration de l'essai préclinique et pourraient inclure les évaluations de la modélisation qui indiquent comment mieux structurer l'essai ? Il ressort d'une telle modélisation que ce qui devrait être fait c'est une évaluation précise et en temps réel par un estimateur approprié, tant il est vrai que les choses évoluent tous les jours au moindre mouvement involontaire ou de celui du lit de traitement en tomothérapie, par exemple, et ceci compte tenu par ailleurs de la régression sous l'effet du traitement de la tumeur elle-même et son repli dans le volume cible, au fur et à mesure de cette évolution par rapport aux différents contours de référence et aux repères cutanés. Une fois la planification terminée, les données de centrage sont ensuite stockées dans l'ordinateur de la console de dosimétrie, en vue de comparaison, d'optimisation et aux fins de la dosimétrie intra-fractionnelle en temps réel, tel que dans notre invention n 01.01133. De sorte que si l'on part par exemple d'un volume tumoral cerné par un volume cible dans un rapport de densité volumique de 1/3, compte tenu de l'inévitable marge de sécurité minimale, il faut s'attendre à une inversion de ce rapport en fonction du temps à la défaveur du tissu sain glissant petit à petit dans le volume cible eu égard à la fonte tumorale. C'est en répétant de manière interactive le test au fil du temps, à raison d'au moins une fois par semaine, que l'on peut objectiver ces éléments essentiels. Maintenir un volume constant ne colle donc pas exactement, dans ce cas de figure, au désir d'une irradiation conformationnelle précise.  Key radiobiological factors (alpha, beta, T (pot) and clonogenic number) are selected from the known or expected series. Radiotherapy development of the clinical trial can be enhanced by radiobiological evaluation designed to estimate potential changes in the tumor cure probability (TCP) and the biologically effective dose of probable normal tissue (BED). = biologically effective dose). Modeling can also be used to rationalize the assignment of patients to a list of tests or standards for individual optimization of a treatment regimen. Such approaches depend on the existence of reliable predictive dosages of radiobiological parameters in individual patients. The influence of variations in predictive dosage accuracy on the improved results is thus evaluated. Clinical trials, which were preceded by modeling simulation, potentially offer substantial improvements in cancer treatment outcomes by radiotherapy. These exceed the development of the preclinical trial and could include modeling assessments that indicate how to better structure the trial? It is clear from such modeling that what should be done is accurate and real-time evaluation by an appropriate estimator, as it is true that things evolve every day at the slightest involuntary movement or that of the treatment bed in tomotherapy, for example, and this also taking into account the regression under the effect of the treatment of the tumor itself and its decline in the target volume, as and when this evolution with respect to different reference contours and skin markers. Once the planning is complete, the centering data is then stored in the dosimetry console computer for comparison, optimization, and real-time intra-fractional dosimetry, as in our invention. 01.01133. So that if we start for example with a tumor volume surrounded by a target volume in a volume density ratio of 1/3, given the inevitable minimal safety margin, we should expect an inversion of this report as a function of time to the detriment of the healthy tissue slowly sliding in the target volume with regard to the melting tumor. It is by interactively repeating the test over time, at least once a week, that these essential elements can be objectified. Maintaining a constant volume therefore does not exactly match, in this case, the desire for precise conformational irradiation.

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5.4.6.1. - Vérification de la Simulation virtuelle dans l'art et dans la présente invention Plusieurs approches ont été suggérées pour améliorer les problèmes de largeur finie des lames. La première approche implique de superposer les champs... Le contrôle du passage du malade virtuel au malade réel peut être fait au simulateur et/ou sous l'appareil lui-même. Il se pose tout de suite le problème de la référence objective : l'objet ou son ombre ? L'image de référence attendue pour chaque faisceau unique de l'art provient de radiographies reconstituées numériquement (DRR ou digitally reconstructed radiograph) à partir des coupes scanographiques historiques. Elle sera comparée aux images radiologiques ou électroniques obtenues lors de la simulation et sous l'appareil de traitement. Certains logiciels d'analyse d'image calculent automatiquement les décalages entre image de référence et image de traitement à partir des limites de champs ou de structures anatomiques repérées au préalable. En revanche, la mise en place de certains faisceaux non-coplanaires ne peut être vérifiée par ce type d'imagerie. dans ces cas, la simulation de champs antérieur et latéral centrés sur l'isocentre est nécessaire pour en contrôler la position. La mise en #uvre d'une irradiation conformationnelle s'accompagne ainsi d'un allongement significatif de la durée de la préparation du traitement. La principale source de variation provient du relevé du volume cible macroscopique et des organes à risque, dont la difficulté peut justifier le recours à d'autres spécialistes (neurochirurgiens, neuroradiologues, etc), dont ce n'est pas le métier de déterminer le volume cible d'un acte de radiothérapie. Par ailleurs, la technique d'irradiation peut nécessiter, pour s'adapter en permanence aux conditions réelles d'irradiation, la détermination de plusieurs volumes cibles macroscopiques successifs, ce qui allonge d'autant la durée de tracé des volumes cibles. On ne peut pas se permettre honnêtement ce luxe là de tirer les choses en longueur, ceci d'autant plus que la réponse à l'irradiation peut être rapidement, fraction par fraction, évaluée par méthodes statistiques sur une imagerie extemporanée avec possibilité d'ajustement balistique, de façon fiable et prédictive sur une tomodensitométrie intégrée à l'accélérateur linéaire (linac), tel que dans le brevet n 01.01133, ou beaucoup plus difficilement au prix des nombreux déplacements par un CT ou une IRM diagnostiques, en réseau ou non. Dans la technique d'interaction électromagnétique, force est de définir par visualisation permanente de la lésion non pas à chaque fois un volume cible quelconque mais un volume d'interaction électromagnétique intralésionnel adapté aux circonstances présentes d'irradiation, entouré par une région de tram-action des  5.4.6.1. Verification of Virtual Simulation in the Art and in the Present Invention Several approaches have been suggested to improve finite width problems of the blades. The first approach involves superimposing the fields ... The control of the transition from the virtual patient to the real patient can be done at the simulator and / or under the device itself. It immediately raises the problem of the objective reference: the object or its shadow? The expected reference image for each unique beam of the art comes from digitally reconstructed radiographs (DRRs or digitally reconstructed radiographs) from historical CT scans. It will be compared with the radiological or electronic images obtained during the simulation and under the treatment device. Some image analysis software automatically calculates offsets between reference image and treatment image from previously identified boundaries of fields or anatomical structures. On the other hand, the setting up of certain non-coplanar beams can not be verified by this type of imagery. in these cases, the simulation of anterior and lateral fields centered on the isocenter is necessary to control the position. The implementation of a conformational irradiation is thus accompanied by a significant increase in the duration of the preparation of the treatment. The main source of variation comes from the survey of the macroscopic target volume and organs at risk, the difficulty of which may justify the use of other specialists (neurosurgeons, neuroradiologists, etc.), which is not the job of determining the volume target of a radiotherapy act. Moreover, the irradiation technique may require, in order to adapt permanently to the actual irradiation conditions, the determination of several successive macroscopic target volumes, which lengthens the duration of the target volumes. We can not honestly afford this luxury of pulling things in length, especially since the response to irradiation can be quickly, fraction by fraction, evaluated by statistical methods on extemporaneous imaging with the possibility of adjustment. Ballistics, reliably and predictively on a CT integrated into the linear accelerator (linac), such as in Patent 01.01133, or much more difficult at the cost of many trips by a diagnostic CT or MRI, network or not. In the technique of electromagnetic interaction, it is necessary to define by permanent visualization of the lesion not each time any target volume but an intralesional electromagnetic interaction volume adapted to the present circumstances of irradiation, surrounded by a region of action of

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différents faisceaux d'irradiation thérapeutique et d'un effet dosimétrique moindre.  different beams of therapeutic irradiation and a lower dosimetric effect.

La présente invention se caractérise en ce qu'elle comprend un système de reconstruction 3D de données d'image pour une région de Ching-Ming Lai (Reconstruction d'images de tomographie par ordinateur en trois dimensions WO 01/06931 du 01 févr 2001 - PCT/US00/18899 du 12 juill 2000) ; Analogic Corporation) disposant d'une source de rayonnements et d'une matrice de détecteurs situés du côté opposé de la région utilisée pour générer des données de balayage de la région visée à partir d'une pluralité de faisceaux divergents de rayonnement, c'est à dire un cône de rayonnement. Une ou plusieurs tranches d'image sont définies pour la région. Chaque tranche d'image est découpée en une pluralité de segments de tranche d'image, chaque segment donnant lieu à la génération de données d'image. La combinaison de données d'image pour le segment permet de générer des données d'image pour la tranche. L'image est d'autant plus fine que ces segments le sont. The present invention is characterized in that it comprises a 3D image data reconstruction system for a Ching-Ming Lai region (Three-dimensional computed tomography image reconstruction WO 01/06931 of 01 Feb 2001 - PCT / US00 / 18899 of 12 July 2000); Analogic Corporation) having a radiation source and a detector array on the opposite side of the region used to generate scan data of the target region from a plurality of diverging beams of radiation, it is to say a cone of radiation. One or more image slices are defined for the region. Each slice of image is divided into a plurality of slices of image, each segment giving rise to the generation of image data. The combination of image data for the segment generates image data for the slice. The image is even thinner as these segments are.

5. 4.6.2. - Dépôt d'énergies par trans-action et par interaction électromagnétique On ne peut guère en ce début du 21ème siècle nier que la technologie et son évolution exercent une influence profonde sur la forme et l'évolution des concepts techniques et les rares allusions que nous avons pu faire jusqu'ici ne traduisent absolument pas l'importance qu'il convient d'y attacher. Les réactions nucléaires peuvent être produites dans la matière irradiée, notamment par interaction électromagnétique et par interaction avec le milieu tissulaire. L'énergie au-dessus de laquelle ces réactions peuvent survenir, dans l'art actuel à faisceaux unique d'irradiation, varie en fonction de la matière particulière avec laquelle on est en train d'irradier et aussi de l'intensité du faisceau incident des particules (photons, électrons), mais cette intensité est usuellement de l'ordre d'environ 20 MeV pour les électrons accélérés.  5. 4.6.2. - Deposition of energies by trans-action and electromagnetic interaction At the beginning of the 21st century, we can hardly deny that technology and its evolution have a profound influence on the form and evolution of technical concepts and the rare allusions we have been able to do so far do not reflect the importance that should be attached to it. The nuclear reactions can be produced in the irradiated material, in particular by electromagnetic interaction and by interaction with the tissue medium. The energy above which these reactions can occur, in the current single-beam irradiation art, varies depending on the particular material with which one is irradiating and also the intensity of the incident beam. particles (photons, electrons), but this intensity is usually of the order of about 20 MeV for the accelerated electrons.

Les réactions nucléaires induites peuvent survenir à des énergies beaucoup plus faibles que celle-là en irradiation simultanée par des faisceaux multiples. C'est le pari de la présente invention d'obtenir un tel effet avec des rayons d'orthovoltage. Induced nuclear reactions can occur at much lower energies than that in simultaneous irradiation with multiple beams. It is the challenge of the present invention to obtain such an effect with orthovoltage spokes.

James Winter avait déjà fait le raisonnement suivant avec son dispositif masquant qu'il fallait s'attendre à ce que les faisceaux thérapeutiques non tamisés utilisés pour la procédure de thérapie aux radiations soient plusieurs fois plus intense que la portion d'imagerie du faisceau de radiation qui atteint les détecteurs de l'unité CT. James Winter had already reasoned with his masking device that it was to be expected that the unsealed therapeutic bundles used for the radiation therapy procedure would be several times more intense than the imaging portion of the radiation beam. which reaches the detectors of the CT unit.

Le choix spécifique, comme pour l'énergie du faisceau d'imagerie, sera fait de telle sorte que pour réaliser une radiation adéquate au niveau des détecteurs, en prenant The specific choice, as for the energy of the imaging beam, will be done in such a way that to achieve adequate radiation at the detectors, taking

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en compte dans le système de tomothérapie séquentielle de Winter de l'aptitude de l'unité CT à sommer le rayonnement à partir d'un nombre des rotations du tube pour obtenir les données d'une image unique, image ayant un niveau de bruit acceptable.  in Winter's sequential tomotherapy system the ability of the CT unit to sum the radiation from a number of rotations of the tube to obtain the data of a single image, image having an acceptable noise level .

Par exemple, si une coupe diagnostique typique unique représentait 3 rads à la région cible, un traitement pourrait se constituer de 100 coupes de la région cible, produisant une dose de traitement de 300 rads environ à la région cible. Si la radiation passant à travers le corps du membre masquant, et non à travers l'ouverture du membre masquant, est de 1/20 de la radiation passant à travers l'ouverture, alors une qualité d'image équivalente à une coupe diagnostique usuelle peut être obtenue . en combinant 20 coupes thérapeutiques de la région cible. Par un moyennage de déplacement, combinant le nombre antérieur n des coupes dans une image (n =
20 dans cet exemple), l'image peut ensuite être actualisée, et, reconstruite à nouveau ou rafraîchie, après chaque coupe pour inclure dans les données de projection de l'image les n coupes thérapeutiques les plus récentes. En variant le nombre de . n coupes, un compromis peut être fait entre le bruit d'image et comment actualiser cette image est. Mais, dans la présente invention qui table plutôt sur une cyclothérapie de symétrie icosaédrique, nous avons par exemple quatre anodes par tube stéréoscopique de 250 kV. Ce qui donne quatre fois plus de fluence de rayonnement. La dose ne se comptabilise plus par nombre des coupes effectuées . mais en termes de kernels de dose en fonction des différents débits des tubes et de leurs contributions respectives à l'interaction électromagnétique. C'était déjà notre manière de voir les choses déjà avec le Bilinac-Imatron alors que dans l'art actuel prévalent essentiellement les méthodes suivantes : 5.4.6.2.1. Estimation ponctuelle et Méthode du Maximum de Vraisemblance a) Variable qualitative, fonction de la vraisemblance ; mais les valeurs utilisées restent ponctuelles. b) Variable quantitative absente, dans la mesure où la lésion n'est visualisée que de façon historique.
For example, if a typical unique diagnostic section represented 3 rads at the target region, a treatment could consist of 100 sections of the target region, producing a treatment dose of approximately 300 rads at the target region. If the radiation passing through the body of the masking limb, and not through the opening of the masking limb, is 1/20 of the radiation passing through the aperture, then an image quality equivalent to a usual diagnostic cut can be obtained. by combining 20 therapeutic sections of the target area. By displacement averaging, combining the previous number n cuts in an image (n =
In this example), the image can then be refreshed, and reconstructed again or refreshed, after each cut to include in the image projection data the n most recent therapeutic sections. By varying the number of. n cuts, a tradeoff can be made between image noise and how to actualize this image is. However, in the present invention, which relies instead on icosahedral symmetry cyclotherapy, we have, for example, four anodes per 250 kV stereoscopic tube. Which gives four times more fluence of radiation. The dose is no longer counted by the number of cuts made. but in terms of dose kernels depending on the different flow rates of the tubes and their respective contributions to the electromagnetic interaction. This was already our way of seeing things already with the Bilinac-Imatron whereas in the current art prevails essentially the following methods: 5.4.6.2.1. Point Estimation and Maximum Likelihood Method a) Qualitative variable, likelihood function; but the values used remain punctual. b) Quantitative variable absent, insofar as the lesion is visualized only historically.

5.4.6.2.2. - Estimation par intervalle de confiance (2#, 95%) . Pas de % ni de moyenne et petits échantillons utilisés dans les estimations ponctuelles faits des sommes de ces valeurs dites ponctuelles, sans se soucier si leur distribution est normale ou non ?
Les systèmes techniques de l'art constituent en eux-mêmes des systèmes complètement dépersonnalisés, c'est-à-dire des schémas de mécanismes opérant indépendamment de l'élément humain. Le choix d'un intervalle de confiance et non
5.4.6.2.2. - Estimate by confidence interval (2 #, 95%). No% or average and small samples used in point estimates made of sums of these so-called point values, regardless of whether their distribution is normal or not?
The technical systems of art constitute in themselves completely depersonalized systems, that is to say schemes of mechanisms operating independently of the human element. The choice of a confidence interval and not

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celui d'un intervalle de fluctuation ne va pas dans le sens de plus de précision dans les différentes manipulations programmées pour concourir à plus de précision.  that of a fluctuation interval does not go in the direction of more precision in the different manipulations programmed to contribute to more precision.

L'intervalle de confiance et l'intervalle de fluctuation doivent être calculées à partir des valeurs vraies dans la population ( ,#2, fixe/observé). A ne pas confondre avec l'Intervalle de variation ou étendue (ou range), qui est la différence entre les valeurs extrêmes du caractère examiné. L'expérience nous a cependant appris que les systèmes techniques ne signifie rien par eux-mêmes ;ils ne commencent à prendre un sens que lorsqu'ils se rapportent à des réalités de la mise en place du patient et des faisceaux et qu'ils s'intéressent et prolongent des systèmes de résolution des problèmes temporels, liés au changement de variable (entre les différentes mises en place et les mouvements), à savoir le cas du changement d'origine ou d'échelle, où les deux à la fois, dans les coordonnées de visée balistique. The confidence interval and the fluctuation interval must be calculated from the true values in the population (, # 2, fixed / observed). Not to be confused with the range of variation or range, which is the difference between the extreme values of the examined trait. Experience has taught us, however, that technical systems mean nothing on their own - they only start making sense when they relate to the realities of patient and bundle placement and they interest and prolong systems of resolution of the temporal problems, related to the change of variable (between the different implementations and the movements), namely the case of the change of origin or scale, where both at the same time, in the ballistic sighting coordinates.

La moyenne observée en balistique est une variable aléatoire puisque sa valeur varie, de façon prévisible, d'un échantillon à l'autre et dans le temps, dans les différentes études de la littérature. Mais encore faut-il la mesurer et l'approcher très précisément. Donner l'intervalle de fluctuation d'une variable, c'est en revanche indiquer dans quel intervalle doivent se situer les observations faites sur un échan- tillon, ou un paramètre calculé à partir de ces observations tel qu'une moyenne ou un pourcentage, sachant qu'en Radiothérapie chaque fraction est en soi un échantillon différent de celui d'une autre fraction et nécessite un lot des mesures statistiquement significatif. Pour accéder à une série de mesures à chaque fraction, il faut disposer d'un estimateur permanent associé au système d'irradiation thérapeutique. C'est cela le système optimal qui peut donner lieu à une stratégie optimale de Radiothérapie.  The average observed in ballistics is a random variable since its value varies, in a predictable way, from one sample to another and over time, in the various studies of the literature. But still it is necessary to measure it and to approach it very precisely. To give the fluctuation interval of a variable is to indicate the interval in which the observations made on a sample, or a parameter calculated from these observations, such as an average or a percentage, must be placed. knowing that in Radiotherapy each fraction is in itself a sample different from that of another fraction and requires a lot of statistically significant measurements. To access a series of measurements at each fraction, a permanent estimator associated with the therapeutic irradiation system is required. This is the optimal system that can lead to an optimal radiotherapy strategy.

Dans certains cas, il permet de réduire considérablement par le biais de l'automatisa- tion l'intervention de l'homme et la multiplicité des systèmes de mesure de l'art actuel. C'est ce que l'on appelle, dans la présente invention, moment d'une série statistique .  In some cases, it makes it possible to considerably reduce the intervention of man and the multiplicity of measurement systems of the current art by means of automation. This is what is called, in the present invention, the moment of a statistical series.

5.4.6.2.3. - Moments d'une série statistique
Définition : on appelle moment d'ordre q par rapport à xo, la moyenne arithmétique des puissances qlème des déviations des valeurs du caractère par rapport à xo, la valeur de référence. Il faut par la suite détecter la présence des biais de mesure par une représentation instantanée de la référence.
5.4.6.2.3. - Moments of a statistical series
Definition: we call moment of order q with respect to xo, the arithmetic mean of the powers qlème of the deviations of the values of the character with respect to xo, the value of reference. The presence of measurement biases must then be detected by an instantaneous representation of the reference.

Présence de biais : Plus la variable est dispersée, plus les écarts sont grands, et plus la variance est grande. A l'inverse, dans une population où tous les sujets ont la  Presence of bias: The more scattered the variable, the larger the differences, and the greater the variance. Conversely, in a population where all subjects have the

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même valeur de X (ce qui correspond à une absence totale de variabilité), la moyenne est égale à cette valeur commune et la variance est nulle. C'est le système optimal.  the same value of X (which corresponds to a total absence of variability), the average is equal to this common value and the variance is zero. This is the optimal system.

5. 5. - Système optimal, en Radiothérapie de conformation Un système optimal est solidairement interconnecté dans le temps et dans l'espace, de manière à permettre un échange libre et rapide d'informations, de services et de moyen entre tous les sous-systèmes essentiels dont il se compose, présente une cohésion extrême et porte à tout instant une attention active aux besoins présents.  5. 5. - Optimal system, in conformal radiotherapy An optimal system is integrally interconnected in time and space, so as to allow a free and rapid exchange of information, services and means between all the subsystems. essential systems of which it is composed, is extremely cohesive, and at all times takes active attention to present needs.

Pour être optimal la simulation clinique doit, par exemple, pouvoir se faire avec le même estimateur aussi au stade de la planification du traitement qu'en per- opératoire, de même que la dosimétrie interactive en ligne et en temps réel. Pour être optimal toutes ces opérations doivent s'effectuer sur un seul et même estimateur afin de supprimer le cumul d'erreurs de plusieurs estimateurs spécifiques par tâche, différée dans le temps et dans l'espace, par rapport au traitement proprement dit et entre lesquels les malades doivent se déplacer d'un site à l'autre. Les instruments de mesure ou estimateur de l'art actuel manque encore, de ce point de vue, de précision. Plutôt que de s'en tenir à des concepts vides de sens que d'aucun détermine selon son propre vouloir pourquoi ne pas adopter tout simplement la définition spatio- temporelle scanographique 3-D précise, que ce soit au cours de la simulation que tout au long du traitement, en réalisant ce que nous appelons la Radiothérapie CT- guidée ou Radiothérapie conformationnelle guidée par scanner X 4-D ? système optimal s'en tient à un schéma des mécanismes internes qui permette un processus continu et efficace de résolutions des problèmes. Nous nous sommes inspirés dans la nouvelle invention de ce que nous proposions déjà dans nos inventions antérieures,
Brevet n s 01/01133 et 01/16812 qui peuvent classer et contrôler l'efficacité de ses principaux produits et employer ces informations pour réorienter aussi bien les objectifs qu'il a en vue que les moyens dont il dispose, pour élargir le champ de l'interaction électromagnétique à un système de symétrie en miroir plus complexe.
To be optimal, the clinical simulation must, for example, be able to be done with the same estimator also at the planning stage of the treatment as in the procedure, as well as interactive online and real-time dosimetry. To be optimal, all these operations must be carried out on one and the same estimator in order to eliminate the accumulation of errors of several task-specific estimators, differed in time and space, with respect to the actual processing and between which patients must move from one site to another. Measuring instruments or estimators of current art still lack precision from this point of view. Rather than sticking to meaningless concepts that none of them determine on their own, why not simply adopt the accurate 3-D spatio-temporal CT definition, whether in the simulation or in the treatment, realizing what we call CT-guided radiotherapy or conformational radiotherapy guided by 4-D X-ray CT? Optimal system sticks to a schema of internal mechanisms that allows for a continuous and efficient process of solving problems. We were inspired by the new invention of what we were already proposing in our earlier inventions,
Patent Nos. 01/01133 and 01/16812 which can classify and control the effectiveness of its main products and use this information to reorient both the objectives it has in mind and the means at its disposal, to broaden the scope of electromagnetic interaction to a more complex mirror symmetry system.

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5. 5.1. - Interaction électromagnétique image-guidée et trans-action dans un volume irradié 551.1. - Le cas des deux faisceaux synchrones convergents sur l'objectif ou stéréoradiothérapie La stéréoradiothérapie concrétise l'irradiation thérapeutique par deux faisceaux externes simultanés, à double accélération synchrone et collision des particules dans le volume cible, tel que dans le brevet n 01.01133, qui utilise aussi bien le phénomène de freinage (bremstrahlung), caractéristique du phénomène de dépôt d'énergie par trans-action rayons-tissus, que celui de collision des particules entre elles et avec le milieu diffusant ou interaction électromagnétique avec pour conséquence une augmentation par diffusion secondaire essentiellement de dépôt d'énergie intra-tissulaire et destiné, selon le mode de réalisation, non seulement à la préparation du traitement (centrage, simulation, et planification de traitement) ainsi qu'à l'irradiation thérapeutique bicéphalique en miroir par double faisceau spontané convergent à l'isocentre vers la lésion cible, mais aussi à la vérification en temps réel de la délivrance de la dose. Et pour répondre à l'exigence d'une très grande précision ce dispositif est couplé à un scanner à faisceau d'électrons, Imatron Fastrac, lui-même relié à une console de dosimétrie en ligne et en temps réel et comporte un temps de test pour la détermination par caractérisation tissulaire du volume cible microscopique et d'un système mobile de ciblage et de contourage volumétrique par ultrason, pour coller de façon instantanée exactement à l'objet. Là où l'art ancien utilise des moyens morphométriques plus ou moins pifométriques réalisant des images au moyen du système d'imagerie électronique (SIE ou EPID) de synthèse, dans lesquelles le réel imaginé est simplement approché sans aucun moyen de contrôle effectif d'excellence scientifique, le référant lui-même étant une image construite et non une vraie représentation fidèle, tel qu'en Radiodiagnostic, de l'objet par l'image. Ce qui, quand on connaît la qualité diagnostique d'une image construite, n'est pas conforme à la sémiotique radiologique qui s'est gardée jusquelà d'utiliser, selon le triangle de symétrie bien compris de la transformation de Sanders Pierce : objet - image - représentation, où le réel garde une place toute prépondérante et non sous la forme des fractales. La philosophie fondée sur une imagerie grossière, c'est-à-dire sans aucune qualité diagnostique, du système d'imagerie électronique (EPID ou SIE), et, sans être un critère d'excellence scientifique, sa garantie de qualité reste néanmoins dans une quête de bonne conscience destinée à l'opérateur et une approximation méritoire par rapport à l'exigence d'assurance de qualité. 5. 5.1. - Image-guided electromagnetic interaction and trans-action in an irradiated volume 551.1. - The case of two synchronous beams converging on the objective or stereoradiotherapy Stereoradiotherapy concretizes the therapeutic irradiation by two simultaneous external beams, double synchronous acceleration and collision of the particles in the target volume, such as in the patent n 01.01133, which uses both the phenomenon of braking (bremstrahlung), characteristic of the radiation-tissue trans-action energy deposition phenomenon, and that of collision of the particles with each other and with the scattering medium or electromagnetic interaction, with consequent increase by secondary diffusion. essentially of intra-tissue energy deposition and intended, according to the embodiment, not only to the preparation of the treatment (centering, simulation, and treatment planning) as well as to the bicéphalique therapeutic mirroring mirror by double spontaneous beam converge at the isocentre towards the target lesion, may s also to real-time verification of the delivery of the dose. And to meet the requirement of a very high accuracy this device is coupled to an electron beam scanner, Imatron Fastrac, itself connected to a dosimetry console online and in real time and has a test time for the tissue characterization determination of the microscopic target volume and a mobile ultrasound volumetric targeting and contouring system for instantaneously adhering exactly to the object. Where the ancient art uses more or less pifometric morphometric means realizing images by means of the electronic imaging system (EIS or EPID) of synthesis, in which the imagined real is simply approached without any means of effective control of excellence scientific, the referent itself being a constructed image and not a true faithful representation, such as in Radiodiagnosis, of the object by the image. Which, when one knows the diagnostic quality of a constructed image, does not conform to the radiological semiotics that has been kept up to use, according to the well-understood triangle of symmetry of Sanders Pierce's transformation: object - image - representation, where reality holds a predominant place and not in the form of fractals. The philosophy based on coarse imagery, that is to say without any diagnostic quality, of the electronic imaging system (EPID or EIS), and, without being a criterion of scientific excellence, its guarantee of quality remains nevertheless in a quest for good conscience for the operator and a meritorious approximation to the requirement of quality assurance.

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La stéréoradiothérapie par interaction électromagnétique des deux faisceaux externes, à accélération synchrone et collision des particules dans le volume cible, utilise, comme décrit ci-dessus, une symétrie en miroir simple d'irradiation théra- peutique aussi bien pour le phénomène de freinage (bremsstrahlung) que pour la collision des particules dont la conséquence est en effet une augmentation de dépôt d'énergie intratissulaire. Comme dans ce dispositif de type nouveau l'effet recherché était déjà l'interaction électromagnétique des deux faisceaux d'irradiation, qu'il s'agit de bien délimiter à l'intérieur du volume cible, il est clair que la collision frontale est celle qui produit l'interaction la plus forte entre les deux énergies radiantes et une diffusion secondaire maximale. Dans ce dernier cas, le volume d'interac- tion électromagnétique intègre plus que nécessaire en son sein les tissus environ- nants. C'est pourquoi 180 d'angle représente en photonstéréothérapie un angle de convergence critique de cette technique nouvelle : 180 entre les axes de deux faisceaux est un angle à interactions électromagnétiques maximales, qu'il faudra . réserver au besoin à l'irradiation aux particules chargées ou non, des types électrons, protons, neutrons, etc. plutôt qu'aux photons et éviter pour revenir à la trans-action des faisceaux classiques alternés dans le temps plutôt que synchrones afin que le volume d'interaction électromagnétique ne déborde pas trop le volume cible. Et à l'opposé on trouve des angles à interactions électromagnétiques faibles entre les '. deux faisceaux pour les angles inférieurs à 45 entre les axes des deux faisceaux. Par ailleurs, plus les particules seront énergétiques meilleur sera le dépôt d'énergie par collision des particules d'irradiation. D'où l'intérêt évident d'embarquer sur ce dispositif un double guide d'ondes d'un microtron, dont l'énergie va de 10 à 50
MeV par pallier de 5 MeV, plutôt qu'un autre linac à double énergie seulement.
Stereoradiotherapy by electromagnetic interaction of the two external beams, with synchronous acceleration and collision of the particles in the target volume, uses, as described above, a simple mirror symmetry of therapeutic irradiation both for the braking phenomenon (bremsstrahlung ) that for the collision of the particles whose consequence is indeed an increase in intratissue energy deposition. As in this new-type device, the desired effect was already the electromagnetic interaction of the two irradiation beams, which must be delimited within the target volume, it is clear that the frontal collision is the one which produces the strongest interaction between the two radiant energies and a maximum secondary diffusion. In the latter case, the volume of electromagnetic interaction integrates more than necessary into the surrounding tissues. This is why angle 180 represents in phototherapy a critical convergence angle of this new technique: 180 between the axes of two beams is an angle with maximum electromagnetic interactions, that will be necessary. reserve as needed for irradiation with charged particles or not, types of electrons, protons, neutrons, etc. rather than photons and avoid to return to the trans-action of conventional beams alternated in time rather than synchronous so that the electromagnetic interaction volume does not overflow the target volume. And on the opposite side there are angles with weak electromagnetic interactions between the '. two beams for angles less than 45 between the axes of the two beams. Moreover, the more energy particles will be better the energy deposition by collision of the particles of irradiation. Hence the obvious interest to embark on this device a double waveguide of a microtron, whose energy ranges from 10 to 50
MeV per milder of 5 MeV, rather than another dual-energy linac only.

. Il est essentiel de déterminer avec exactitude la dose délivrée par interaction élec- tromagnétique au malade, au cours d'une irradiation thérapeutique. Différents facteurs interviennent dans la détermination de cette dose et pour un générateur donné, lorsque l'on passe d'un malade à l'autre, les modifications de la dose reçue sont dues essentiellement aux conditions géométriques qui sont différentes pour cha- . que traitement. La dose reçue est influencée entre autres par la distance source- peau ; les dimensions du champ, la réponse du moniteur, etc. Si l'efficacité biologique relative (EBR) de deux rayonnements de qualité différente est le rapport entre les doses de radiation (exprimées en grays, Gy), délivrées avec ces deux rayonnements, qui sont nécessaires pour provoquer un même effet biologique. . It is essential to accurately determine the dose delivered by electromagnetic interaction to the patient during therapeutic irradiation. Different factors intervene in the determination of this dose and for a given generator, when passing from one patient to another, the changes in the dose received are due essentially to the geometrical conditions which are different for each. that treatment. The dose received is influenced, inter alia, by the source-skin distance; field size, monitor response, etc. If the relative biological effectiveness (RBE) of two radiations of different quality is the ratio between the radiation doses (expressed in grays, Gy), delivered with these two radiations, which are necessary to cause the same biological effect.

. Si un effet biologique est obtenu pour une dose absorbée de n Gy, avec une radia- . If a biological effect is obtained for an absorbed dose of n Gy, with a radia-

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tion de type A et de m Gy avec une radiation de type B, l'efficacité biologique relative de la radiation type A par rapport à celle de type B est m/n pour cet effet biologique. Le concept d'EBR est un concept expérimental, il n'a de signification que s'il est rapporté à un phénomène biologique précis. L'efficacité augmente avec le TEL de façon intuitive. Cette même hypothèse de lésion morphologique nécessi- tant une densité locale d'énergie suffisante. C'est pourquoi la collision des particu- les d'irradiation des deux faisceaux simultanés, dans un volume d'interaction donné, ne peut être que supérieure par sa densité locale d'énergie à la seule perte par trans- action avec le milieu traversé de l'énergie cinétique des particules d'un faisceau unique d'irradiation. L'irradiation par un double faisceau synchrone n'est pas toujours, du point de vue de l'intensité énergétique, nécessairement symétrique ou équivalen- te, dans la mesure où elle est modulée en énergie en fonction des besoins dosimétri- ques et de la forme de la cible. Il faut donc envisager ici l'asymétrie des énergies d'irradiation des deux faisceaux synchrones, comme une éventualité de la modula- . tion d'intensité.  Type A and m Gy with type B radiation, the relative biological efficacy of type A radiation compared to type B radiation is m / n for this biological effect. The concept of EBR is an experimental concept, it has meaning only if it is related to a specific biological phenomenon. Efficiency increases with TEL in an intuitive way. This same hypothesis of morphological lesion necessitates a local density of sufficient energy. This is why the collision of the irradiation particles of the two simultaneous beams, in a given interaction volume, can only be greater by its local energy density than the only loss by trans- action with the medium traversed. the kinetic energy of the particles of a single beam of irradiation. The irradiation by a double synchronous beam is not always, from the point of view of the energy intensity, necessarily symmetrical or equivalent, insofar as it is modulated in energy according to the dosimetric needs and the shape of the target. We must therefore consider here the asymmetry of the irradiation energies of the two synchronous beams, as a possibility of modula- tion. intensity.

Et pour répondre à l'exigence d'une précision supérieure à celle atteinte par les
EPIDs ce dispositif intègre en son sein un scanner C-150 Imatron Fastrac, à faisceau d'électrons. Cet ensemble se caractérise en ce qu'il définit un espace d'irradiation en même temps que celui d'image, dont le système d'acquisition des . données (DAS) est lui-même relié à une console de dosimétrie en temps réel. On n'imagine pas le réel, on l'observe avec des moyens d'imagerie de valeur diagnostique de contrôle véritable d'excellence, par ailleurs éprouvés par une longue expérience en Radiodiagnostic. Ce qui est de nature à nous réconcilier avec la vraie sémiotique radiologique, où le réel garde une place toute prépondérante. Or, la phi- . losophie de le SIE morphométrique donne la part belle à la composition de l'image, à partir des différents ingrédients certes aussi astucieux les uns que les autres. La marge de sécurité à prendre dans tout volume étant ici négative, c'est à dire en retrait par rapport au volume cible proprement dit où se produit l'interaction électromagnétique entre les deux faisceaux convergents d'irradiation thérapeutique.
And to meet the requirement of greater precision than that achieved by
EPIDs this device incorporates within it a scanner C-150 Imatron Fastrac, electron beam. This set is characterized in that it defines a space of irradiation at the same time as that of image, whose system of acquisition of. Data (DAS) is itself connected to a real-time dosimetry console. We can not imagine what is real, we observe it with diagnostic imaging means of real control of excellence, which are also proven by long experience in Radiodiagnostics. This is likely to reconcile us with the true radiological semiotics, where the real holds a very preponderant place. Now, the phi-. The philosophy of the morphometric SIE gives pride of place to the composition of the image, from the various ingredients that are as clever as each other. The margin of safety to be taken in any volume being here negative, ie set back relative to the actual target volume where the electromagnetic interaction between the two convergent beams of therapeutic irradiation occurs.

. Toute une révolution, qui tient en si peu de chose déjà décrite dans le brevet
01/01133, dont les schémas ne sont pas repris dans ce descriptif mais bien les références qui s'y rapportent !
Elle se caractérise en ce que la délimitation des deux faisceaux d'irradiation se fait à partir des deux sources, logées dans deux enceintes respectives 22 et 27, terminaisons respectives des deux guides d'accélération du Bilinac Imatron, dans
. A whole revolution, which holds in so little thing already described in the patent
01/01133, whose diagrams are not included in this description but the references that relate to it!
It is characterized in that the delineation of the two beams of irradiation is made from the two sources, housed in two respective enclosures 22 and 27, respective ends of the two acceleration guides of the Bilinac Imatron, in

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lesquelles, on peut, comme on vient de le voir au niveau de leurs terminaisons, distinguer, selon le mode de réalisation, la gaine du générateur à RX ou, dans un autre mode de réalisation, la tête des appareils de télécuriethérapie, qui arrête le rayonnement dans les directions qui ne sont en aucune circonstance utilisées pour l'irradiation thérapeutique ; l'obturateur, indispensable dans les appareils de télécu- riethérapie, permet d'arrêter l'irradiation sans interrompre l'émission et s'utilise également dans certains générateurs des rayons X ; qu'une paire 24 et 26 de collimateurs dynamiques multi-lames, encastrés au niveau de la fenêtre 44 d'irradiation, et à symétrie en miroir des champs formant un canal de dimensions variables, en fonction des champs (fixes, mobiles, mixtes, etc. ) et de la technique d'irradiation (conformationnelle ou non), délimitant la forme et les dimensions du faisceau. Un support 25 pour patient est fixé à l'intérieur d'un conduit du scanner à faisceau d'électrons, en vue de la réalisation à tout moment et en particulier au cours d'une séance de radiothérapie d'une tomographie dynamique assistée par ordinateur.  which, as we have just seen at their terminations, can distinguish, according to the embodiment, the sheath of the X-ray generator or, in another embodiment, the head of the telescopic therapy apparatus, which stops the radiation in directions that are not under any circumstances used for therapeutic irradiation; the shutter, which is essential in the equipment of radiotherapy, makes it possible to stop the irradiation without interrupting the emission and is also used in certain generators of X-rays; a pair 24 and 26 of multi-leaf dynamic collimators, embedded in the irradiation window 44, and with mirror symmetry of the fields forming a channel of variable dimensions, as a function of the fields (fixed, mobile, mixed, etc.) and the irradiation technique (conformational or not), defining the shape and the dimensions of the beam. A patient support is fixed inside a conduit of the electron beam scanner, for the purpose of producing at any time and in particular during a radiotherapy session of a computer-assisted dynamic tomography. .

Une image en trois dimensions et de qualité diagnostique est générée en trois dimensions dans un espace pour image diagnostique et stockée dans une mémoire.  A three-dimensional image of diagnostic quality is generated in three dimensions in a diagnostic image space and stored in a memory.

Le patient reçoit en même temps un double faisceau de mégavoltage synchrone, par champs fixes ou par arcs ou encore une combinaison des deux, provenant du dispositif d'irradiation dit Ri-linac, dont les deux têtes 22 et 27 sont disposées sur les deux fenêtres latérales 44 du statif opposées et alignées en coïncidence avec les axes centraux des faisceaux d'irradiation et avec au moins un des plans de coupes scanographiques de l'espace image diagnostique. La figure 5 illustre les différentes possibilités offertes par le dispositif à double faisceau synchrone : champs fixes ou arcs ou encore combinaison arc - champ fixe simultanés. Les interactions électromagnétiques fortes sont, dans les cas des deux faisceaux simultanés, celles qui se produisent dans les collisions frontales des particules radiantes et les faibles sont celles qui se produisent entre deux faisceaux convergents dont les axes forment un angle aigu ; tandis qu'entre les deux un angle obtus donne des interactions intermé- diaires. L'objet d'intérêt étant ici le volume cible (VC), dont la représentation avec tout son environnement tissulaire est obtenue, tel que sur un dispositif ordinaire de scanographie, par une imagerie dynamique en temps réel.  The patient receives at the same time a double beam of synchronous megavoltage, fixed fields or arcs or a combination of both, from the irradiation device called Ri-linac, whose two heads 22 and 27 are arranged on both windows lateral members 44 of the stand opposite and aligned in coincidence with the central axes of the irradiation beams and with at least one of the scanographic sectional planes of the diagnostic image space. FIG. 5 illustrates the different possibilities offered by the synchronous double beam device: fixed fields or arcs or simultaneous fixed-field combination. The strong electromagnetic interactions are, in the case of the two simultaneous beams, those which occur in the frontal collisions of the radiating particles and the weak ones are those which occur between two convergent beams whose axes form an acute angle; while between the two an obtuse angle gives intermediary interactions. The object of interest here being the target volume (VC), whose representation with all its tissue environment is obtained, such as on an ordinary scanner device, by dynamic imaging in real time.

L'exécution parfaite, grâce à des calculs exacts de planification du traitement, d'une technique n'a jamais été garante de l'efficacité du résultat. C'est pourquoi le Bilinac
Imatron peut produire de façon interactive à partir de cette acquisition 3-D, des images tridimensionnelles dépendant de tâches, tel que dans le brevet WO 00/04830
The perfect execution, thanks to exact calculations of treatment planning, of a technique has never been guarantor of the effectiveness of the result. That's why Bilinac
Imatron can interactively produce from this 3-D acquisition, three-dimensional task-dependent images, such as in WO 00/04830

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du Wake Forest University (US), caractérisée en ce qu'une première et une deuxième série d'images projetées d'un objet sélectionné sont enregistrées dans un premier et dans un deuxième plan de projection. La première et la deuxième séries d'images projetées sont rendues à un agrandissement commun, puis intégré dans un premier et un deuxième volumes tridimensionnels. La représentation tridimensionnelle de l'objet est ensuite produite par la combinaison d'une image projetée provenant du premier jeu d'images projetées et d'une image provenant du deuxième ensemble d'images projetées, ou par la fusion du premier et du deuxième volumes tridimensionnels. De là, il est facile d'appeler sur un même moniteur des images réalisées lors de la planification du traitement ; celles relatives à l'optimisation de la balistique par la simulation virtuelle ainsi que celles relatives à la séance d'irradiation en cours et vérifier ainsi leur correspondance ainsi que leur coïncidence parfaites, sachant que le volume tumoral, le volume cible, les différents champs et leurs faisceaux respectifs y sont matérialisés et permettent de contrôler la bonne installation du patient sur la table d'examen et d'irradiation. Radiothérapeute et Radiophysicien peuvent ainsi dialoguer en ligne au lit du patient, non seulement avant que le choix thérapeutique ne soit établi, mais également pendant l'exécution de celui-ci jusqu'à sa conclusion avec le maximum d'efficacité. Le seul examen clinique subjectif inter-fraction du patient fait à l'aveugle et qui, dans l'art actuel, demeure en cours de traitement approximatif dans le cas des tumeurs profondes, et doit être complété voire même remplacé dans le cadre de la présente invention par un examen scanographique 3-D objectif et dynamique.  Wake Forest University (US), characterized in that a first and a second series of projected images of a selected object are recorded in a first and a second projection plane. The first and second series of projected images are rendered at a common enlargement, and then integrated into first and second three-dimensional volumes. The three-dimensional representation of the object is then produced by combining a projected image from the first set of projected images and an image from the second set of projected images, or by merging the first and second volumes. dimensional. From there, it is easy to call on the same monitor images made during the treatment planning; those relating to the optimization of the ballistics by the virtual simulation as well as those relating to the session of irradiation in progress and thus to check their correspondence and their perfect coincidence, knowing that the volume tumoral, the volume target, the various fields and their respective beams are materialized and allow to control the proper installation of the patient on the examination table and irradiation. Radiotherapist and Radiophysicist can thus communicate online at the patient's bedside, not only before the therapeutic choice is made, but also during the execution of the patient until its conclusion with the maximum of efficiency. The only subjective subjective inter-fractional clinical examination of the patient, which, in the present art, remains in the process of being treated roughly in the case of deep tumors, and must be completed or even replaced within the framework of the present invention by a 3-D objective and dynamic CT scan.

Plusieurs méthodes ont par ailleurs été développées pour la dosimétrie de champs de radiation asymétriques formés par les mâchoires mouvants de façon indépendante du collimateur. Se basant sur des principes différents, modifiés pour se conformer à une série des données de l'étude de Tsalafoutas et coll. (2000), trois de ces méthodes sont utilisées pour des profils de dose des champs asymétriques. Ces trois méthodes utilisent des facteurs de débit et des pourcentages des doses en profondeurs obtenues au cours de la trans-action avec les tissus traversés ou encore de ratios maximums de tissu des champs symétriques opposés. Dans la première modalité, le calcul de ratio hors centre (off-centre ratio, OCR) du champ asymétrique à partir duquel l'asymétrie est déduite, en installant l'une de mâchoire dans une position asymétrique. Several methods have also been developed for the dosimetry of asymmetric radiation fields formed by moving jaws independently of the collimator. Based on different principles, modified to conform to a series of data from Tsalafoutas et al. (2000), three of these methods are used for asymmetric field dose profiles. These three methods use flow rate factors and percentages of the depth doses obtained during the trans-action with the crossed tissues or even maximum tissue ratios of the opposite symmetric fields. In the first modality, the off-center ratio (OCR) calculation of the asymmetric field from which the asymmetry is deduced, by installing one of the jaws in an asymmetric position.

Dans la seconde modalité, l'OCR du champ symétrique est utilisé pour le calcul d'OCR du champ asymétrique de même taille ; tandis que la troisième modalité n'autorise pas le calcul asymétrique de l'OCR. Les résultats obtenus, en utilisant les In the second modality, the OCR of the symmetric field is used for the OCR calculation of the asymmetric field of the same size; while the third modality does not allow the asymmetric calculation of OCR. The results obtained, using the

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données de trans-action pour le faisceau de photon de 6 MV d'un accélérateur linéaire Philips SL-20, indiquent qu'aussi bien la première que la seconde modalité peuvent, à partir des données du champ symétriques, reproduire exactement les profils des champs asymétriques ; la troisième ne permet pas la reproduction de la pénombre, mais elle est à la partie centrale exacte du champ asymétrique. Les problèmes rencontrés et pris en compte dans l'application des trois méthodes sont rapportés et, dans cette analyse citée ci-dessus de Tsalafoutas et coll. (2000), leur exactitude est comparée, en ce qui concerne une irradiation en faisceau unique. Les mêmes expérimentations réalisées, dans le contexte d'interaction électromagnétique des deux faisceaux synchrones d'irradiation sur fantôme, donnerait un dépôt de la dose supérieur d'un certain pourcentage chiffré à 15 à 30 % dans les tissus dans l'état de l'art actuel ainsi qu'un rendement en profondeur différent, de l'atténuation en profondeur de l'art actuel. La mesure exacte des pénombres du faisceau de radiation est essentielle à la Radiothérapie conformationnelle classique mais en
Stéréoradiothérapie seule compte la connaissance de l'étendu du pic de diffusion dans le milieu tissulaire en fonction des incidences respectives des faisceaux en interaction électromagnétique. Pour cet objectif une connaissance détaillée de la réponse spatiale du dosimètre est requise dans l'art ancien, où la détermination de la réponse spatiale du détecteur est toutefois gênante et se restreint au type de détecteur spécifique et au spectre du faisceau utilisé. C'est pourquoi un modèle a été développé par van't Veld et coll. (2000) pour calculer dans la géométrie de l'entrebâillement du faisceau deux profils de dose ainsi que les profils de la réponse de détecteur. Les sommations des profils des champs des spectres sont jugées représentatives du faisceau de photon pour les faisceaux polyénergétiques. Le modèle décrit dans l'article de van't Veld ainsi que les profils de dose résultant vérifiée combinent avec la théorie de diffusion multiple des petits angles de Fermi-
Eyges et le transport des fonctions à la limite de transport d'électrons la diffusion
Compton des photons incidents, le transport des électrons résultants. Ce modèle analytique donne ainsi les kernels de la ligne de diffusion de la dose primaire dans . un fantôme en eau et peut, moyennant quelques mises au point, être parfaitement transposé à la diffusion d'une interaction électromagnétique à double irradiation synchrone du Bilinac-Imatron, sachant que la marge de sécurité est dans ce dernier cas négative. Il a été montré que la réponse spatiale d'un détecteur idéal en un point d'un faisceau de photon primaire peut être bien décrit par ce modèle, les calculs sont . vérifiés par les mesures avec un détecteur en diamant, dans une géométrie téléscopi-
trans-action data for the 6 MV photon beam of a Philips SL-20 linear accelerator, indicate that both the first and the second modality can, from the symmetric field data, accurately reproduce the field profiles asymmetrical; the third does not allow the reproduction of penumbra, but it is at the exact central part of the asymmetric field. The problems encountered and taken into account in the application of the three methods are reported and, in this analysis quoted above from Tsalafoutas et al. (2000), their accuracy is compared for single beam irradiation. The same experiments carried out, in the context of electromagnetic interaction of the two synchronous beams of phantom irradiation, would give a deposit of the higher dose of a certain percentage in 15% to 30% in the tissues in the state of the current art as well as a different in-depth performance, from the deep attenuation of current art. The exact measurement of the darkness of the radiation beam is essential to conventional conformal radiotherapy but
Stereoradiotherapy alone accounts for the knowledge of the extent of diffusion peak in the tissue medium as a function of the respective incidences of the electromagnetically interacting beams. For this purpose a detailed knowledge of the spatial response of the dosimeter is required in the ancient art, where the determination of the spatial response of the detector is however troublesome and is restricted to the type of specific detector and the spectrum of the beam used. This is why a model was developed by van't Veld et al. (2000) to calculate two dose profiles in the beam gap geometry as well as the detector response profiles. The summations of the field profiles of the spectra are considered representative of the photon beam for the polyenergetic beams. The model described in the van't Veld article and the resulting verified dose profiles combine with the multiple scattering theory of small Fermi angles.
Eyges and the transport of functions at the limit of electron transport the diffusion
Compton incident photons, the resulting electron transport. This analytical model thus gives the kernels of the diffusion line of the primary dose in. a phantom in water and can, with some adjustments, be perfectly transposed to the diffusion of a synchronous double electromagnetic interaction Bilinac-Imatron, knowing that the margin of safety is in the latter case negative. It has been shown that the spatial response of an ideal detector at a point of a primary photon beam can be well described by this model, the calculations are. verified by measurements with a diamond detector, in a telescopic geometry

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pique de l'entrebâillement, dans lequel toutes les distributions de la dose exceptée pour la dose primaire peuvent être exclues. Des effets du comportement de détecteur de photon, la taille de la source de l'accélérateur linéaire (linac) et la taille du détecteur sont étudiées dans le même article de van't Veld (2000). Des mesures montrent que les profils de dose de l'entrebâillement calculés aumoyen du kernel sont exact à. l'intérieur d'un intervalle de 0,1 mm de la largeur entière à mi-maximum. Le modèle est jugé adéquat pour calculer les effets locaux de la dose, qui sont dominés par la fluence approximativement mono-directionnelle des photons primaires et la diffusion qu'elles occasionnent. Sachant que le modèle analytique fourni davantage d'information directionnelle de fluence d'électrons et est conçue pour être appliqué à divers détecteurs et spectres du faisceau de trans-action d'un accélérateur linéaire van't Veld à faisceau unique, nous généralisons ce concept technique à plusieurs faisceau dont les particules radiantes entrent en collision dans le milieu ciblé irradié.  peck, in which all dose distributions excepted for the primary dose may be excluded. Effects of photon detector behavior, linear accelerator source size (linac), and detector size are investigated in the same van't Veld article (2000). Measurements show that the dose profiles of the crack calculated using the kernel are accurate to. within an interval of 0.1 mm from full width to mid-maximum. The model is considered adequate for calculating local dose effects, which are dominated by the approximately single-directional fluence of primary photons and the diffusion they cause. Knowing that the analytic model provides more directional electron fluence information and is designed to be applied to various detectors and spectra of the trans-action beam of a single-beam Veld Veld linear accelerator, we generalize this concept. multi-beam technique in which the radiating particles collide in the irradiated target medium.

En téléthérapie standard, un plan de traitement est généré grâce à un système de planification de traitement, mais il est fréquent d'exécuter un calcul de vérification sur une unité moniteur indépendante (MUVC = Monitor Unit verification Calculation). En analogie exacte, l'article de Kung (2000) propose et démontre qu'un calcul simple et exact de vérification par l'unité moniteur (MUVC) est possible en Radiothérapie à intensité modulée (IMRT), en introduisant du même coup le concept d'intégration modifiée de Clarkson (MCI). Pour simplifier le calcul de la dose, on considère dans l'intégration modifiée de Clarkson (MCI) la symétrie rotationnelle de diffusion, et pour le calcul le long d'un axe central (CAX), la fluence incidente de l'IMRT est d'abord remplacée par une fluence azimutale moyennée. L'intégration de Clarkson est réalisée en second lieu sur des secteurs annulaires au lieu des secteurs sur pie. Les doses calculées avec l'algorithme d'intégration modifiée de Clarkson (MCI) sont à l'intérieur d'un intervalle de 3 % en accord avec les doses calculées par CORVUS, qui utilise la trans-action d'un faisceau en pinceau de 1 cm x 1 cm, dans le calcul de la dose (J.H. Kung et al, 2000). Ce dernier procédé se caractérise en ce qu'une autre procédure d'assurance de qualité en IMRT et en IMAT ou la combinaison des deux, celle de la dosimétrie spécifique du patient et d'un calcul de vérification (MUVC) sont réalisés sur une console ad hoc. Le calcul de vérification de l'unité de surveillance (MUVC) inclut la dose diffusée, la transmission du MLC, et un offset des champs d'irradiation thérapeutique. In standard teletherapy, a treatment plan is generated through a treatment planning system, but it is common to run a verification calculation on an independent monitor unit (MUVC = Monitor Unit verification Calculation). In exact analogy, Kung's paper (2000) proposes and demonstrates that a simple and accurate verification by the monitor unit (MUVC) is possible in modulated intensity radiotherapy (IMRT), introducing at the same time the concept Clarkson Modified Integration Program (MCI). To simplify the dose calculation, the modified Clarkson integration (MCI) is considered to have rotational diffusion symmetry, and for computation along a central axis (CAX), the incident fluence of IMRT is first replaced by an averaged azimuthal fluence. The integration of Clarkson is carried out secondly on annular sectors instead of sectors on pie. Doses calculated with the Clarkson Modified Integration Algorithm (MCI) are within a range of 3% in agreement with the doses calculated by CORVUS, which uses the trans-action of a beam in a brush. 1 cm x 1 cm, in the calculation of the dose (JH Kung et al, 2000). The latter method is characterized in that another quality assurance procedure in IMRT and IMAT or the combination of both, that of the patient's specific dosimetry and a verification calculation (MUVC) are performed on a console ad hoc. The monitoring unit verification calculation (MUVC) includes the scattered dose, the MLC transmission, and an offset of therapeutic irradiation fields.

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5.5.1.2. - Conformation 3-D de la dose
Le but premier de la radiothérapie conformationnelle tridimensionnelle est d'augmenter le degré auquel la dose délivrée se conforme au volume cible tout en réduisant la dose aux tissus sains environnants. Elle peut être considérée, dans beaucoup des cas, comme un développement évolutif naturel émergeant des efforts antérieurs ; mais, reste un concept théorique non encore complètement réalisé dans la technologie de l'art actuel. Sinon la modulation d'intensité semble être une méthode effective de conformation de la dose. La forme de modulation d'intensité ta plus simple est, peut-être, la mise en place d'un filtre statique en coin, qui module la fluence dans une direction. La modulation bidimensionnelle d'intensité a tradition- nellement été pratiquée au moyen des blocs de holus et des compensateurs escamotables. Le développement des accélérateurs linéaires évolués contrôlés par ordinateur et des collimateurs dynamiques multi-lames a placé la modulation d'intensité en tant que modalité dans son propre chef, au stade d'émergence. Faire . réagir entr'eux, de façon énergiquement symétrique ou asymétrique, deux rayonne- ments synchrones de mégavoltage, allant de 10 MV à 50 MV, constituent la nouvelle forme de modulation dans te temps et dans t'espace de t'intensité des faisceaux, qui se rajoute à la modulation basée sur la collimation multi-lames, en retentissant par interaction électromagnétique de façon certaine sur le dépôt intratis- . sutaire d'énergie. Et de là la nécessité d'une nouvelle dosimétrie extemporanée adaptée à cette nouvelle forme d'escalade in silu de dépôt d'énergie, qui pourrait s'adapter parfaitement au pronostic lié à l'histologie et à la radiorésistance par une escalade parfaitement maîtrisée de la dose. Ce procédé commande en effet de faire appel, sans risque majeur de complication, à des énergies des radiations de plus en . plus élevées que peut offrir par interaction électromagnétique la diffusion par collision des particules radiantes ainsi que la grande densité de dépôt multi-faisceaux simultanés d'énergies radiantes pour le contrôle effectif à des doses jugées optimales du processus tumoral. Cet appareil est aussi apte à prendre en charge la simulation clinique de planification ou, en cours de traitement, l'optimisation balistique per- . opératoire. La présente invention multiplie, comme nous allons le voir, de façon exponentielle ce potentiel de grande densité d'énergie radiante d'irradiation déposée au sein du volume d'interaction. Elle garantit également l'exactitude de la simulation, voire même la reproductibilité des actes sur des appareils similaires , c'est-à-dire ayant, selon les modes de réalisation, les mêmes spécifications des tubes sources des divers appareils en usage.
5.5.1.2. - 3-D conformation of the dose
The primary goal of three-dimensional conformal radiotherapy is to increase the degree to which the delivered dose conforms to the target volume while reducing the dose to the surrounding healthy tissue. It can be considered, in many cases, as a natural evolutionary development emerging from previous efforts; but, remains a theoretical concept not yet completely realized in the technology of the current art. Otherwise the intensity modulation seems to be an effective method of conformation of the dose. The simplest form of modulation of intensity is, perhaps, the introduction of a static wedge filter, which modulates the fluence in one direction. Two-dimensional intensity modulation has traditionally been practiced using holus blocks and retractable compensators. The development of computer-controlled advanced linear accelerators and multi-blade dynamic collimators has placed intensity modulation as a modality in its own right, at the emergence stage. Make . reacting between them, in a strongly symmetrical or asymmetrical manner, two megavoltage synchronous radiations, ranging from 10 MV to 50 MV, constitute the new form of modulation in time and in the intensity space of the beams, which is added to the modulation based on multi-blade collimation, resounding by electromagnetic interaction certainly on the intratis- deposition. sutary energy. And hence the need for a new extemporaneous dosimetry adapted to this new form of in silu escalation of energy deposition, which could perfectly adapt to the prognosis related to histology and radioresistance by a perfectly controlled escalation of the dose. This process indeed requires the use, without major risk of complication, radiation energies more and more. higher than electromagnetic interaction can be achieved by the collisional scattering of radiating particles as well as the high simultaneous multi-beam deposition density of radiating energies for effective control at doses deemed optimal of the tumor process. This device is also able to support the clinical planning simulation or, during treatment, the ballistic optimization per-. procedure. The present invention multiplies, as we will see, exponentially this potential of high density radiation radiant energy deposited within the interaction volume. It also guarantees the accuracy of the simulation, or even the reproducibility of the acts on similar devices, that is to say having, according to the embodiments, the same specifications of the source tubes of the various devices in use.

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On comprend aisément à partir de cet exemple qu'un estimateur tel que défini dans cette nouvelle invention soit d'autant meilleur qu'il a un biais et une variance minimum. D'où les propriétés spécifiques requises pour un tel estimateur multifonctions apte à réduire pour le confort des malades le temps de mesures. Il ressort ie la littérature que pour améliorer la fourniture de l'information aux patients de radiothérapie, il faut examiner si un temps donné d'information écrite a un effet sur l'anxiété et la satisfaction des patients. Lorsque l'étape s'effectue en très peu de temps et se concentre en un système de CAO plusieurs opérations, dont le temps individuel d'exécution s'étale dans le temps sur plusieurs heures voire même jours nécessitant, à chaque opération, la reprise de l'information spécifique par différents opérateurs. Il existe parallèlement une diminution du nombre des opportunités d'erreurs en même temps qu'une diminution du nombre d'interventions. La fourniture d'information au patient par étape a conduit à moins d'anxiété, parmi les patients de radiothérapie subissant la simulation, reliée au traitement et à une plus grande satisfaction du patient. L'inquiétude est donc proportionnelle au temps pendant lequel il se passe beaucoup de chose lorsque pendant le temps pour le faire il y a peu d'information et que celle-ci varie selon les intervenants. Il faut donc pour le confort du malade absolument maîtriser la durée des actes de Radiothérapie. It is easily understood from this example that an estimator as defined in this new invention is all the better that it has a minimum bias and variance. Hence the specific properties required for such a multifunctional estimator able to reduce for the comfort of patients the time of measurements. The literature suggests that to improve the provision of information to radiotherapy patients, it is necessary to examine whether a given amount of written information has an effect on anxiety and patient satisfaction. When the step is carried out in a very short time and concentrates in a CAD system several operations, whose individual execution time is spread over time over several hours or even days requiring, at each operation, the recovery specific information by different operators. At the same time, there is a decrease in the number of opportunities for errors, as well as a decrease in the number of interventions. Providing information to the patient in a step-by-step manner has led to less anxiety, among radiotherapy patients undergoing simulation, related to treatment and greater patient satisfaction. The anxiety is therefore proportional to the time during which a lot of things happen when, during the time to do it, there is little information and that this varies according to the speakers. It is therefore necessary for the comfort of the patient absolutely to control the duration of the acts of Radiotherapy.

Moins de temps ceux-ci dureront mieux cela vaudra ! 5.5.1.3. - Protocole d'intervention De plus en plus d'articles dans la littérature parlent des interventions visant à réduire la part de l'erreur médicale (pour ce faire absence de gold standard) par une intervention, qui est soit une imagerie différée ou un test de laboratoire destiné à améliorer au-dessus de la technologie diagnostique en cause le diagnostic. Plusieurs approches ont été suggérées pour améliorer ne fusse que les problèmes inhérents à l'homme. Certaines études non-randomisées ont été également évaluées pour la comparaison des données pertinentes. Par ailleurs, le rapport de J.B. Owen and L. R. Less time will last better this will be worth it! 5.5.1.3. - Intervention Protocol More and more articles in the literature talk about interventions to reduce the share of medical error (to do this lack of gold standard) by an intervention, which is either a deferred imaging or a test laboratory intended to improve the diagnostic technology in question. Several approaches have been suggested to improve only the problems inherent to man. Some non-randomized studies were also evaluated for comparison of relevant data. In addition, the report by J. B. Owen and L. R.

Coia présente les résultats des enquêtes (examens attentifs, sondages, questionnaires) des installations faisant face aux défis de gestion des soins et de leur qualité, qui sont utiles dans la pratique de la Radio-oncologie. Ces enquêtes ont collecté des données du recensement en entier des installations pratiquant la radiothérapie de mégavoltage. Les données comprennent la charge de l'équipement, celle du personnel, et la charge du patient. Les données présentées montrent que la plupart d'installations, en différents points des Etats-Unis, sont mais pas toutes adéquatement équipées en termes de machine de traitement d'énergie très élevée, de  Coia presents the results of surveys (careful reviews, surveys, questionnaires) of facilities facing the challenges of care management and quality, which are useful in the practice of Radiation Oncology. These surveys collected data from the entire census of megavoltage radiotherapy facilities. Data includes equipment load, staff load, and patient load. The data presented show that most facilities in different parts of the United States are but not all adequately equipped in terms of very high energy processing machine,

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type d'ordinateur de planification de traitement, de simulation, et des programmes d'assurance de qualité. Les données présentent également la variation en pourcentage de nouveaux cas recevant la radiothérapie et répètent les patients comme un pourcentage des nouveaux cas de radiothérapie par région de recensement. Les données montrent non seulement des tendances à l'augmentation de la charge des patients par type de personnel pour des installations académiques, basées en milieu hospitalier, et en privé en 1994 ; mais aussi que les installations académiques utilisaient plus des thérapeutes par machines que d'autres installations (J.B. Owen and L. R. Coia : The changing Structure of Radiation Oncology : Implications for the
Era of Managed Care. Semin Radiat Oncol 1997 Apr ; 7 (2) : 108-113.).
computer type of treatment planning, simulation, and quality assurance programs. The data also show the percentage change in new cases receiving radiation therapy and repeat patients as a percentage of new radiotherapy cases by census region. The data show not only trends in increasing patient load by staff type for academic, hospital-based, and private facilities in 1994; but also that academic facilities used more machine therapists than other facilities (JB Owen and LR Coia: The Changing Structure of Radiation Oncology: Implications for the
Era of Managed Care. Semin Radiat Oncol 1997 Apr; 7 (2): 108-113.).

5. 5.2. - Maîtrise de la problématique de l'évolution dans le temps des données et Exploration multi-phasique
C'est pourquoi la présente invention se caractérise en ce qu'elle procède plutôt de façon à ce qu'après une série des coupes scanographiques préliminaires, sur lesquel- les sont estimées, en exploration radiocinéscanographique multi-phasique, les coordonnées de la lésion ou la région cible ainsi que les amplitudes déterminées dans le temps de leurs variabilités par rapport à l'isocentre de rotation du scanner, à chaque fraction et au moyen de l'affichage écran de l'ordinateur du scanner CT et le patient est déplacé de la distance et en direction correspondante pour amener, grâce à un réglage fin du support patient en fonction des repères anatomiques propres, la lésion cible à l'isocentre de rotation. Ensuite, la taille et l'endroit de la lésion cible devant être traitée sont déterminées manuellement, en silhouettant la lésion cible rehaussée en contraste sur l'écran d'affichage, ou automatiquement par un système électronique de caractérisation tissulaire embarqué en englobant en 3D et en suivant . sa mobilité dans le temps la lésion et l'#dème périlésionnel dans une forme géométrique, ou par d'autres moyens conventionnels. La présente invention se caractérise en ce qu'elle calcule géométriquement l'ouverture latérale (x) et celle du champ de vue requis, dans l'axe (z), pour différents tubes et dans chaque orientation du scanner afin d'irradier correctement la lésion cible pendant que tournent sur leur . orbite commune à l'intérieur du statif des tubes à rayons X, en même temps que le mouvement de la table et le basculement nécessaire du statif, sans faire déborder le volume d'interaction électromagnétique au-delà de la lésion cible dans les tissus sains environnants, où il ne doit se produire qu'une simple trans-action énergétique.
5.2. - Mastery of the problem of the evolution in the time of the data and Exploration multi-phasic
Therefore, the present invention is characterized in that it proceeds rather so that after a series of preliminary scanographic sections, on which are estimated, in multi-phasic radiocine-scan exploration, the coordinates of the lesion or the target region as well as the time-determined amplitudes of their variability with respect to the rotational isocenter of the scanner, at each fraction and by means of the screen display of the CT scanner computer and the patient is moved from the distance and in the corresponding direction to bring, through a fine adjustment of the patient support according to the proper anatomical landmarks, the target lesion at the isocenter of rotation. Then, the size and location of the target lesion to be treated is determined manually, by silhouetting the target lesion enhanced in contrast on the display screen, or automatically by an embedded tissue characterization electronic system encompassing in 3D and Next . its mobility in time the lesion and the perilesional # deme in a geometric form, or by other conventional means. The present invention is characterized in that it calculates geometrically the lateral opening (x) and that of the required field of view, in the axis (z), for different tubes and in each orientation of the scanner in order to correctly irradiate the target lesion while turning on them. common orbit inside the x-ray tube stand, together with the movement of the table and the necessary tilting of the stand, without overflowing the electromagnetic interaction volume beyond the target lesion into healthy tissue surrounding areas, where only a simple energetic trans-action must occur.

L'ordinateur peut alors contrôler le processus de traitement en ajustant la sortie des rayons X, l'ouverture de champ de vue de chaque tube à rayons X, la position de la  The computer can then control the processing process by adjusting the X-ray output, the field of view aperture of each x-ray tube, the position of the

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table par rapport aux coupes scanographiques contenant la lésion cible, et la bascule du statif lorsque exigé pour réaliser le traitement prescrit à la région de la lésion cible. Parce que ces questions sont essentielles, parce qu'elles se situent au centre des toutes les techniques de préparation au traitement, celle de la simulation et de la dosimétrie, préparatoires au traitement ainsi que celle de la visée balistique et de la vérification de la délivrance de la dose que nous illustrons ci-après à l'aide des exemples de la littérature et dont la pratique quotidienne est modifiée par la présente invention contribuera.  compared to the CT sections containing the target lesion, and the stand rocker when required to perform the prescribed treatment at the target lesion area. Because these questions are essential, because they are at the center of all the techniques of preparation for treatment, that of simulation and dosimetry, preparatory to the treatment as well as that of the ballistic aiming and the verification of the issuance The dose we illustrate below using examples from the literature and whose daily practice is modified by the present invention will contribute.

5.5.2.1. - Références et mise en place Dans la mise en placé de la référence (au cours de laquelle l'isocéntre du traitement est marqué sur la peau du patient et les images de référence sont obtenues à partir de ces repères), la position de l'anatomie du patient par rapport à l'isocentre serait pour nombre d'institutions en accord avec la position correspondante dans le plan CT de traitement. Il est habituel, dans ces institutions, de marquer au simulateur après que la planification ait été exécutée, la mise en place du faisceau définitif. La définition finale de l'isocentre est basée sur l'inspection visuelle ; elle peut donc dévier de l'isocentre fait à dessein sur le plan scanographique. Cette erreur de mise en place au simulateur aboutit nécessairement à une erreur systématique dans le traitement du patient. Pour l'irradiation de la prostate (A. Bel et al., 1994) et de celle de la tête et du cou (F. Lohr et al, 1997), il a été trouvé que les erreurs de mise en place au simulateur étaient comparables aux erreurs systématiques de la mise en place à l'unité de traitement. Mais, c'est sans compter avec les mouvements physiologiques transmis à distance comme par exemple le battement cardio-vasculaire, le péristaltisme intestinal, etc., qui ne sont jamais évalués en pratique clinique. Dans ces deux cas, les structures osseuses pertinentes à la mise en place du patient peuvent certes être clairement identifiées, sinon peu en contraste à la région du thorax. Il faut donc s'attendre à ce que, pour les patients atteints de cancer du poumon, les erreurs de mise en place au simulateur soient au moins égales ou plus grandes que les erreurs systématiques de mise en place à l'unité de traitement. Les erreurs de mise en place au simulateur ne sont cependant pas bien dans la littérature quant à l'exactitude de mise en place des patients. En fait, parmi sept études de mise en place auxquelles référence est faites ici (D. Yan et al, 1997 ; J. van de Steene et al, 1998 ; L. Ekberg et al, 1998 ; M. J. Samson et al, 1999 ; R. Halperin et al, 1999 ; J.E. Schewe et al, 1996 ; G.C. Bentel et al, 1997), il y en a six qui définissaient explicitement quel type d'image de référence de mise en place a été utilisé. De ces six études, cinq utilisaient 5.5.2.1. - References and placement In placing the reference (during which the isocentric treatment is marked on the skin of the patient and the reference images are obtained from these benchmarks), the position of the Anatomy of the patient versus the isocenter would be for many institutions in accordance with the corresponding position in the CT treatment plan. It is customary in these institutions to mark in the simulator after the planning has been carried out, the establishment of the final beam. The final definition of the isocenter is based on visual inspection; it can therefore deviate from the isocenter intentionally on a CT scan. This error in setting up the simulator necessarily leads to a systematic error in the treatment of the patient. For the irradiation of the prostate (A. Bel et al., 1994) and that of the head and neck (F. Lohr et al, 1997), it was found that the errors of setting up the simulator were comparable to systematic errors in setting up the treatment unit. But this is without counting the physiological movements transmitted at a distance, such as the cardiovascular beat, intestinal peristalsis, etc., which are never evaluated in clinical practice. In these two cases, the bone structures relevant to the placement of the patient can certainly be clearly identified, if not slightly in contrast to the thoracic region. It should therefore be expected that, for lung cancer patients, errors in simulator placement will be at least equal to or greater than systematic set-up errors at the treatment unit. The errors of implementation in the simulator are however not well in the literature as to the accuracy of setting up the patients. In fact, among seven implementation studies to which reference is made here (D. Yan et al, 1997, J. van de Steene et al, 1998, L. Ekberg et al, 1998, MJ Samson et al, 1999; Halperin et al., 1999, JE Schewe et al., 1996, GC Bentel et al., 1997), there are six that explicitly define what type of reference frame of placement was used. Of these six studies, five used

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en différée les images du simulateur basées sur une simulation 2-D classique (J. van de Steene et al, 1998 ; L. Ekberg et al, 1998 ; M.J. Samson et al, 1999 ; Halperin et al, 1999 ; J.E. Schewe) (p. ex., sans dossier des radiographies digitalement reconstruites [DRRs]) et une seule étude (G.C. Bentel et al, 1997) appliquait les deux clichés, celui du simulateur ainsi que des DRRs (Hans C.J. de Boer, John R. van Sômsen de Koste et al , 2001). Cette revue faite par H. C.J. Boer et coll. identifie systématiquement et évalue la recherche publiée sur les interventions pour réduire les erreurs médicales, et les recommandations aux soignants pour réduire les erreurs via des protocoles 3-D, en utilisant des moyens d'intervention sous forme d'ordres du médecin et d'autres protocoles d'intervention, assistés par ordinateur.  the simulator images based on a conventional 2-D simulation (J. van de Steene et al., 1998, L. Ekberg et al., 1998, MJ Samson et al., 1999, Halperin et al., 1999, JE Schewe) ( eg, no record of digitally reconstructed radiographs [DRRs]) and only one study (GC Bentel et al, 1997) applied both the simulator and the DRRs (Hans CJ de Boer, John R. van Sômsen Koste et al., 2001). This review by H. C.J. Boer et al. Systematically identifies and evaluates published research on interventions to reduce medical errors, and recommendations to caregivers to reduce errors via 3-D protocols, using intervention means in the form of doctor's orders and other intervention protocols, computer assisted.

Les erreurs à l'unité de traitement de mise en place par rapport à la mise en place de référence ont toujours une composante systématique et une composante au hasard. The errors in the implementation processing unit compared to the reference implementation always have a systematic component and a random component.

La composante systématique pourrait, selon l'expérience, être réduite grâce l'imagerie portique, qui n'a rien pourtant d'une imagerie diagnostique, et les corrections de mise en place proposées sont basées sur un protocole de décision hors-ligne (A. Bel et al, 1993 ; S. Shaley et al, 1995). Ces deux composantes ont été évaluées par Hans C.J. de Boer et coll. (2001) et les résultats rapportés selon un protocole de décision hors-ligne. Cependant, en Radiothérapie d'interaction multi-faisceaux mise en #uvre dans la présente invention les risques sont tels que les approximations de ce type, faites sans aucune actualisation diagnostique de l'image de visée, ne peuvent pas être de mise sans la contrepartie d'une sanction technique inévitable : la complication et/ou son corollaire la récidive là où le biais n'aura pas permis, à chaque fraction et à chaque minute d'irradiation, de cibler correctement la même lésion pour y produire exactement l'interaction électromagnétique recherchée. Mais, il n'en demeure pas moins que l'entrée informatique de l'ordre du médecin, la simulation, les programmes de formation de l'équipe, analyse de la cause à la racine, voire même le codage par barre et autres systèmes se rapportant à l'erreur ne se sont pas révélés être facilement réducteurs de l'erreur. Leurs découvertes ne seraient en fait qu'une incitation pour adapter ces méthodes bien qu'onéreuses et consommatri- ces de temps et attirer l'attention sur une question non encore résolue dans l'art antérieur et qui peut de surcroît conduire à la responsabilité des soignants. La présente invention prend une perspective résolument différente : celle de ramener le malade dans une position centrale de l'ensemble de l'outillage radiothérapeutique et d'organiser le reste autour de lui, plutôt de la transbahuter d'un point à un autre d'une infrastructure éclatée, malgré les facilités offertes par l'organisation en réseau According to experience, the systematic component could be reduced by gantry imaging, which is not diagnostic imaging, and the proposed implementation corrections are based on an off-line decision protocol (A Bel et al, 1993, S. Shaley et al, 1995). Both components were evaluated by Hans C. J. de Boer et al. (2001) and results reported according to an off-line decision protocol. However, in multi-beam interaction radiotherapy implemented in the present invention the risks are such that approximations of this type, made without any diagnostic update of the target image, can not be used without the counterpart. an inevitable technical sanction: the complication and / or its corollary recurrence where the bias has not allowed, at each fraction and every minute of irradiation, to correctly target the same lesion to produce exactly the interaction electromagnetic research. But the fact remains that the computer input of the doctor's order, the simulation, the training programs of the team, analysis of the root cause, even the coding by bar and other systems relating to the error did not prove to be easily reducing the error. Their discoveries would in fact only be an incentive to adapt these very expensive and time-consuming methods and to draw attention to a question not yet solved in the prior art and which can in addition lead to the responsibility of caregivers. The present invention takes a resolutely different perspective: that of bringing the patient back into a central position of the entire radiotherapeutic equipment and of organizing the rest around him, rather of transferring him from one point to another. an infrastructure exploded, despite the facilities offered by the network organization

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du PACS et autant d'opportunités, à chaque acte isolé, d'erreur plutôt que de chercher des pratiques basées sur la seule preuve anatomique, plus ciblée et plus focalisée, ou estimation image-guidée et sans biais des différents paramètres d'irradiation, qui en ce faisant améliorent la sécurité du patient plutôt qu'une quête, de quelque chose en rapport avec la bonne conscience, sous forme des protocoles d'intervention pour prévenir les erreurs spécifiques.  of PACS and as many opportunities, for each isolated act, of error rather than looking for practices based on the only anatomical evidence, more targeted and more focused, or unbiased image-guided estimation of the various irradiation parameters, which in doing so improves the safety of the patient rather than a quest, of something related to good conscience, in the form of intervention protocols to prevent specific errors.

5.5.2.2. - Fluctuations d'échantillonnage de mesures
L'existence dans l'art actuel des fluctuations d'échantillonnage de mesure de mise en place mal appréciées de mise en place ne permet pas à des estimateurs utilisés à ce jour de remplir totalement leur objectif et d'être à la fois précis. Des données sont par ailleurs extraites avec une mise en #uvre de l'étude et une taille inappropriée d'échantillons, avec des caractéristiques de la population d'étude et des éléments quantitatifs, composants de qualité, insignifiants ; la définition elle-même des erreurs, ne permet de savoir si réduire l'erreur était un résultat primaire ou secondai- re de l'intervention proposée, ni non plus le nombre des erreurs par bras des statistiques comparatives. On sait, par exemple, qu'une seule mesure est prise là où seule une série d'explorations radiocinéscanographiques maintes fois réitérées, dites multi-phase, avec des échantillons de composition différente doivent être observés, dans une même population des mesures des paramètres d'irradiation thérapeutique ou fraction thérapeutique. Par ailleurs, des échantillons de mesures sont d'une fraction à l'autre de composition plus ou moins biaisée, à chaque fraction, à chaque mouvement volontaire ou involontaire, à chaque fonte tumorale sous l'effet des rayons ou à chaque accroissement sous une évolution spontanée toujours différente et ne peuvent pas conduire, en présence de biais de visée, à une estimation en vue . d'une augmentation de probabilité de contrôle tumoral de la vraie valeur du paramètre escompté.
5.5.2.2. - Measurement sampling fluctuations
The existence in the present art of misplaced measurement measurements of the implementation of the implementation measure does not allow estimators used to date to fully fulfill their objective and to be precise at the same time. Data is also extracted with study implementation and inappropriate sample sizes, with study population characteristics and quantitative components, quality components, insignificant; the definition itself of the errors does not know whether reducing the error was a primary or secondary result of the proposed intervention, nor the number of errors per arm of the comparative statistics. It is known, for example, that a single measurement is taken where only a series of repeated multi-phase radiocinecroscopic explorations with samples of different composition must be observed, within the same population of measurements of the parameters of therapeutic irradiation or therapeutic fraction. Moreover, samples of measurements are from one fraction to another of more or less biased composition, with each fraction, with each voluntary or involuntary movement, with each ray-induced melting or with each incremental increase. spontaneous evolution always different and can not lead, in the presence of sighting bias, to an estimate in sight. an increase in the probability of tumor control of the true value of the expected parameter.

Les méthodes de description des erreurs de mise en place publiées dans la littérature ont pour la plupart adopté, pour les erreurs systématiques et au hasard, les défini- tions introduites par Bijhold et coll.(1993). L'erreur de mise en place systématique d'un patient est comprise comme l'erreur de mise en place moyennée sur toutes les fractions de la dose. Si la moyenne de cette erreur est dénotée par u et sa déviation standard (SD) par E (c'est la variation moyenne inter-patients de la mise en place).  The methods of describing implementation errors published in the literature have for the most part adopted, for systematic and random errors, the definitions introduced by Bijhold et al (1993). The error of systematic placement of a patient is understood as the implementation error averaged over all the fractions of the dose. If the average of this error is denoted by u and its standard deviation (SD) by E (this is the average inter-patient variation of the set-up).

L'erreur au hasard d'un patient est la déviation standard (SD) de l'erreur de mise en place d'une fraction à l'autre (c'est la variation inter-fraction). On peut observer tout de suite que l'intervalle de censure et toutes les nouvelles opportunités d'erreur ne  The random error of a patient is the standard deviation (SD) of the set-up error from one fraction to another (this is the inter-fraction variation). It can be seen immediately that the censorship interval and all the new opportunities for error do not

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rentrent nullement en ligne de compte dans le raisonnement. Sinon Une moyenne est quand même calculée pour obtenir la moyenne de l'erreur par intervalle de vraisemblance pour une population des patients, dénotée par #. Un type spécifique d'erreur de mise en place (p. ex., une translation dans une certaine direction est cara- ctérisée par l'ensemble ( ,#,#). Notez également que si les lasers et le champ lumineux sont considérés, en situation de référence (le simulateur ou le scan CT) et de mise en place du traitement ensemble, comme des indicateurs adéquats de l'isocentre, serait proche de zéro, mais # peut encore dévier de façon significative à partir de zéro [du fait des variations inter-patients (du fait, p. ex., des erreurs de . mise en place et des mouvements volontaires et involontaires du patient, au cours de l'examen de tomodensitométrie ou de la simulation, en raison de la mobilité de la peau et des modifications dans le poids du corps par amaigrissement ou prise de poids, ne rentrent pas non plus en ligne de compte) et surtout pas d'existence des biais. Pour la mesure des erreurs de la mise en place, un système des coordonnées . fixes est recommandé par le protocole de l'International Electrotechnical
Commission (IEC 61217). Dans ce système, l'axe y est perpendiculaire au sol, l'axe z est parallèle au sol et l'axe x est perpendiculaire aux deux premiers axes.
do not enter into account in the reasoning. Otherwise An average is still calculated to obtain the average of the error per range of likelihood for a population of patients, denoted by #. A specific type of set-up error (eg, a translation in a certain direction is char- acterized by the set (, #, #).) Also note that if lasers and the light field are considered, in a reference situation (the simulator or the CT scan) and set up the treatment together, as appropriate indicators of the isocenter, would be close to zero, but # can still deviate significantly from zero [due to inter-patient variations (eg, errors in placement and voluntary and involuntary movements of the patient, during the CT scan or simulation, due to the mobility of the skin and changes in weight of the body by weight loss or weight gain, do not enter either) and especially no existence of biases.For measuring the errors of the establishment, a system of coordinates fixed is recommended by the I protocol nternational Electrotechnical
Commission (IEC 61217). In this system, the y axis is perpendicular to the ground, the z axis is parallel to the ground and the x axis is perpendicular to the first two axes.

5.5.2.3. - Intervalles de censure des données mesurées
J.P. Sy et J.M. Taylor ont produit une revue stimulante et réfléchie re-analysant une . large compilation des données cliniques publiées sur les effets tardifs des radiations au cours du temps. Il semble pertinent dans ce cadre de considérer soigneusement les implications cliniques et scientifiques de la présente invention et d'essayer d'office de la voir dans un contexte légèrement plus large. Compte tenu de l'exis- tence de biais éventuel de visée qui peut conduire à différencier, dans la population . des malades traités, ceux qui sont d'emblée susceptibles, en raison d'une visée plus à côté de la lésion que dans la lésion, de récidiver et ceux qui ne le sont pas parce que la visée impeccable concernait essentiellement la lésion force à intégrer la notion de censure dans la pratique. L'hypothèse la plus vraisemblable est que certaines données sur le temps d'échec de la littérature viennent d'une population . des patients qui est constituée de certains sujets qui sont susceptibles et d'autres qui ne sont pas susceptibles à l'événement d'intérêt. En outre les données étudiées ont, à la fin de la période de suivi, généralement un poids censurant, et une analyse standard de survie ne pourrait pas toujours être appropriée, si l'on ne tient pas compte de la censure d'intervalle. C'est pourquoi il faut surtout donner des chances égales aux patients en évitant, à tout prix par la qualité élevée de la visée balistique,
5.5.2.3. - Intervals of censoring the measured data
JP Sy and JM Taylor produced a stimulating and thoughtful review re-analyzing one. extensive compilation of published clinical data on the late effects of radiation over time. It seems appropriate in this context to carefully consider the clinical and scientific implications of the present invention and to try to see it in a slightly broader context. Given the existence of possible bias of aim which can lead to differentiation, in the population. treated patients, those who are immediately likely, because of a purpose more next to the lesion than in the lesion, to reoffend and those who are not because the impeccable aim was essentially the lesion force to integrate the notion of censorship in practice. The most likely hypothesis is that some data on the failure time of literature come from a population. patients that is made up of certain topics that are susceptible and others that are not susceptible to the event of interest. In addition, the data studied have, at the end of the follow-up period, usually a censoring weight, and a standard survival analysis might not always be appropriate, if interval censorship is not taken into account. This is why it is important to give equal opportunities to patients by avoiding, at all costs, the high quality of ballistic sighting.

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les biais. Dans des telles situations où il y a de bonnes preuves scientifiques ou empiriques d'une population non susceptible, le mélange ou le modèle de cure étendu par Farawell (Biometrics 38 ; 1982 : 1041-1046. ) utilisé. Kuk et Chen (1992, Biometrika 79 : 531-541.) peut sinon résoudre la question d'intervalle de censure, en utilisant la régression proportionnelle des risques de Cox pour la latence. C'est pourquoi J.P. Sy et J.M. Taylor ont développé des techniques de maximum de vraisemblance pour l'estimation jointe, dans ce modèle utilisant non seulement la forme non paramétrique de la vraisemblance et l'algorithme EM, mais aussi des paramètres de régression de l'incidence et de la latence. C'est l'inverse de la matrice de l'information observée qui est alors utilisé pour calculer les erreurs standards (J.P. Sy, and J.M. Taylor : Estimation in a Cox proportional hazards cure model. Biometrics 2000 Mar ; 56 [1] : 227-36. ) inhérentes au fractionnement du traitement et à l'intervalle de temps entre les fractions.  the biases. In such situations where there is good scientific or empirical evidence of an unaffected population, the mixture or cure model extended by Farawell (Biometrics 38, 1982: 1041-1046.) Used. Kuk and Chen (1992, Biometrika 79: 531-541.) May otherwise resolve the censorship interval question, using proportional risk regression of Cox for latency. This is why JP Sy and JM Taylor have developed maximum likelihood techniques for joint estimation, in this model using not only the nonparametric form of the likelihood and the EM algorithm, but also regression parameters. incidence and latency. It is the inverse of the observed information matrix which is then used to calculate the standard errors (JP Sy, and JM Taylor: Estimation in a Cox proportional hazards cure model Biometrics 2000 Mar; 56 [1]: 227 -36.) Inherent in the fractionation of treatment and the time interval between fractions.

Une contribution clinique importante à cette discussion est par ailleurs l'analyse du facteur temps faite par W. Pan, dans son article, A two-sample test with internai censored data via multiple imputation (Stat Med 2000 Jan 15 ; [1] : 1-11), dans lequel il a revu rétrospectivement les dossiers médicaux et montré que des données censurées d'intervalle surgissant naturellement dans des études à grande échelle de panel où les sujets peuvent seulement être suivis, comme au cours du fractionnement de Radiothérapie, périodiquement et l'événement d'intérêt peut seulement être enregistré comme ayant lieu entre deux temps d'examen. Ce serait, dans le cas qui nous occupe, les inter-fractions du traitement aux rayons X. Il faut prendre alors en compte la question de la comparaison des deux échantillons intervalle-censurés. Il propose d'imputer les temps exacts d'échec à partir des observations intervalle- censurées pour obtenir des données censurées à droite, d'appliquer ensuite les techniques existantes, tels que les tests d'Harrington et de Fleming aux données imputées censurées à droite. Pour une prise en compte appropriée, un algorithme à imputation multiple basée sur le Bayesian bootstrap (ABB) approximatif est discuté par cet auteur. L'avantage de sa proposition est la simplicité de sa mise en #uvre et son adaptabilité à beaucoup incorporer des nombreuses techniques de comparaison des deux échantillons existantes pour les données censurées à droite mais difficile à mettre en #uvre en pratique quotidienne en Radiothérapie. La méthode est illustrée par la re-analyse de la série des données du Breast Cosmesis Study et montre qu'il faut être très circonspect, dès lors que l'on se trouve en présence des données censu- rées (W. Pan : A two-sample test with internai censored data via multiple impu- An important clinical contribution to this discussion is also the analysis of the time factor made by W. Pan, in his article, A two-sample test with internai censored data via multiple imputation (Stat Med 2000 Jan 15; [1]: 1 -11), in which he retrospectively reviewed the medical records and showed that interval censored data arising naturally in large-scale panel studies where subjects can only be monitored, such as during radiotherapy fractionation, periodically and the event of interest can only be recorded as occurring between two exam times. It would be, in this case, the inter-fractions of the X-ray treatment. We must then take into account the question of the comparison of the two interval-censored samples. It proposes to impute the exact failure times from the interval-censored observations to obtain censored data on the right, then to apply the existing techniques, such as the Harrington and Fleming tests to the imputed data censored on the right. . For proper consideration, a Bayesian bootstrap (ABB) based multiple imputation algorithm is discussed by this author. The advantage of its proposal is the simplicity of its implementation and its adaptability to many incorporate many techniques of comparison of the two existing samples for data censored right but difficult to implement in daily practice in radiation therapy. The method is illustrated by the re-analysis of the data series of the Breast Cosmesis Study and shows that we must be very circumspect, since we are dealing with censored data (W. Pan: A two -sample test with internai censored data via multiple impu-

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tation. Stat Med 2000 Jan 15 ; 19(1) : 1-11.). C'est pourtant les cas des données intervalle-censurées de scanographie et des contourages de planification de traitement, celui des données de la simulation virtuelle, etc., qui ne subissent aucun traitement préalable à toute comparaison. Ceci nous amène tout naturellement à définir, dans le cadre de la présente invention, un bon estimateur de tous les éléments entrant en compte dans une stratégie de Radiothérapie et comme minimaliser l'importance de la censure d'intervalle.  tation. Stat Med 2000 Jan 15; 19 (1): 1-11.). This is however the case of interval-censored CT scan data and processing planning contours, that of the virtual simulation data, etc., which do not undergo any pre-comparison treatment. This naturally leads us to define, in the context of the present invention, a good estimator of all the elements involved in a radiotherapy strategy and to minimize the importance of interval censoring.

5. 5.3. - Virtualité et Simulation en stratégie de Radiothérapie Puisqu'il est question de faire également avec le dispositif de la présente invention de la simulation clinique pré- et per-opératoire et puisque la réalité virtuelle est en passe de rattraper la fiction, elle peut dès lors qu'il s'agit de la planification du traitement nous faire entrer dans des véritables mirages, comme l'art actuel. Il y a donc des limites à la virtualité. Bien que les militaires se soient intéressés au concept de virtualité depuis les débuts de la simulation informatique (les premiers program- mes de simulation de vol ont été fournis à la NASA par General Electric en 1970), le premier à avoir réellement saisi l'immense portée de la virtualité est l'Américain Jaron Lanier. Parmi, par exemple, les diverses structures anatomiques thoraciques et les pathologies qui les affectent, il reste maintenant peu d'entités qui peuvent éluder le potentiel combiné de la tomographie calculée (CT) à lignes multidétectrices et dont le rendu volumique tri-dimensionnel (3D) est très utile. Le progrès technologiques dans ce domaine ont créé avec le 4-D la capacité d'une acquisition rapide des series sans précédent des données de haute qualité en exploration, dite multiphase, ou cinéscanographique et le potentiel de les visualiser en 3D en temps réel et de façon puissante est énorme. En imagerie vasculaire, par exemple, cette technique procure une qualité d'image diagnostique qui égale ou surpasse celle de l'angiographie conventionnelle. Son usage s'est étendue à l'aide au diagnostic et à la planification chirurgicale, en obviant souvent l'angiographie conventionnelle ou numérisée et en réduisant les coûts de l'acte. Elle est fiable, en décrivant le caillot et la vascularisation pulmonaire, et peut également être utilisée pour cartographier un organe dans son environnement tissulaire et planifier ainsi la thérapie aux rayons X. 5. 5.3. - Virtuality and Simulation in Radiotherapy Strategy Since it is a question of doing also with the device of the present invention of pre- and intraoperative clinical simulation and since virtual reality is about to catch up with fiction, it can therefore that it is about the planning of the treatment to make us enter real mirages, like the current art. So there are limits to virtuality. Although the military has been interested in the concept of virtuality since the early days of computer simulation (the first flight simulation programs were provided to NASA by General Electric in 1970), the first to really capture the immense scope of virtuality is the American Jaron Lanier. Among, for example, the various thoracic anatomical structures and the pathologies that affect them, there are now few entities that can elude the combined potential of computed tomography (CT) with multidetector lines and three-dimensional volume rendering (3D ) is very useful. Technological advances in this area have created with 4-D the ability to rapidly acquire unprecedented high-quality multiphase, or cineccanographic, exploration data and the potential for real-time 3D visualization and visualization. Powerful way is huge. In vascular imaging, for example, this technique provides a diagnostic image quality that matches or surpasses conventional angiography. Its use has expanded to aid diagnosis and surgical planning, often bypassing conventional or digitized angiography and reducing the costs of the procedure. It is reliable in describing clot and pulmonary vasculature, and can also be used to map an organ in its tissue environment and thus plan for X-ray therapy.

Le radioscanner à lignes multi-detecteurs (Multi-detector row CT) a augmenté avec le rendu volumique 3D les rôles conventionnels de la tomodensitométrie et défié la suprématie d'autres modalités d'imagerie. Dans beaucoup des cas, bien que des images axiales puissent être appropriées au diagnostic, les images 3D en rendu volumique peuvent procurer plus d'informations sur la nature pathologique et une Multi-detector row CT has increased the conventional roles of computed tomography with 3D volume rendering and challenged the supremacy of other imaging modalities. In many cases, although axial images may be appropriate for diagnosis, 3D images in volume rendering may provide more information about the pathological nature and

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meilleure communication avec les cliniciens. Elle jouera dorénavant un rôle dominant avec l'avènement dans la recherche et la pratique radiologique future de la scanographie polyconique 4-D. Nous discutons plus tard des quelques exemples des pathologies où ce rôle s'est déjà affirmé avec force. La présente invention a des applications dans la quasi totalité des localisations traitées, en Radiothérapie, par faisceau externe :
A titre d'exemple pour les structures anatomiques thoraciques, nous citerons l'expérience de la jauge d'harmonisation utilisée par M.J. Samson et coll. (1999) pour analyser dans un article de façon détaillée le mouvement intra-fraction des . structures anatomiques visibles sur les images portiques A. P. Des images portiques multiples par fraction de traitement ont été obtenues, contourées, et harmonisées avec la première image portique de la fraction correspondante. Des structures pertinentes qui montraient un petit mouvement étaient la paroi thoracique et la trachée. Pour la paroi thoracique, les SD moyens de mouvement intra-fraction dans . les directions X et Y étaient respectivement de 0,8 et 0,6 mm, et pour la trachée respectivement de 0,8 et 1,7 mm. Les vertèbres, le sternum et occasionnellement la trachée avaient été égalisés pour les champs latéraux, en s'attendant à ce que le mouvement intra-fractionnel de ces structures soit négligeable, et une étude pilote a été réalisée par les mêmes auteurs pour vérifier cette attente (Hans C. J. de Boer, . John R. van Sôrnsen de Koste et al, 2001). C'est un domaine où la présente invention avance des arguments autrement plus pertinents pour ce type d'estimation où la seule virtualité à distance de la clinique ne peut rien apporter de plus.
better communication with clinicians. It will henceforth play a dominant role with the advent in future research and radiological practice of 4-D polyconic CT. We discuss later some examples of pathologies where this role has already been asserted forcefully. The present invention has applications in almost all the locations treated, in radiotherapy, by external beam:
As an example for thoracic anatomical structures, we will cite the experience of the harmonization gauge used by MJ Samson et al. (1999) to analyze in an article in detail the intra-fractional movement of. anatomical structures visible on the portal images AP Multiple portal images per treatment fraction were obtained, contoured, and harmonized with the first gantry image of the corresponding fraction. Relevant structures that showed a small movement were the chest wall and the trachea. For the chest wall, the SD means intra-fraction movement in. the X and Y directions were respectively 0.8 and 0.6 mm, and for the trachea respectively 0.8 and 1.7 mm. The vertebrae, the sternum and occasionally the trachea had been leveled for the lateral fields, expecting the intra-fractional movement of these structures to be negligible, and a pilot study was carried out by the same authors to verify this expectation. (Hans CJ de Boer, John R. van Sornsen of Koste et al, 2001). This is a field where the present invention advances arguments that are more relevant for this type of estimation, where the only remote virtuality of the clinic can bring nothing more.

Quant aux Erreurs de mise en place au simulateur de l'art, elles ont par exemple été évaluées par Hans C.J. de Boer et coll. (2001) pour 39 patients atteints de cancer du . poumon à petite cellules (NSCLC) ayant subi un CT de planification, des radiogra- phies digitalement reconstruites (DRRs), calculées pour les faisceaux antéro- postérieurs et latéraux. Les lignes laser frontale et latérale ont été marquées au CT scanner par des lignes à l'encre (21 patients) ou des tatouages (18 patients) aussi bien que par un ruban longitudinale en plomb, qui était avec autant d'opportunités . d'erreur clairement visible en coupe CT. Les patients ont été examinés et traités sans aucun appareil d'immobilisation, en position de supination, excepté pour un des bras au repos au sommet de la table, et l'autre bras était surélevés et les pieds étaient au repos. L'épaisseur de coupe CT et l'espacement étaient de 5 mm. Les données CT ont encore été transférées au (Varian-DoseTek) CadPlan treatment planning system (TPS) pour construire un plan 3-D isocentrique (Hans C. J. de Boer, John R. van  As for the implementation errors in the simulator of the art, they have for example been evaluated by Hans C.J. de Boer et al. (2001) for 39 cancer patients. Small-cell lung (NSCLC) undergoing a planning CT, digitally reconstructed radiographs (DRRs), calculated for anteroposterior and lateral bundles. The frontal and lateral laser lines were CT-marked by ink lines (21 patients) or tattoos (18 patients) as well as by a longitudinal lead tape, which was with as many opportunities. error clearly visible in CT section. The patients were examined and treated without any immobilization device, in the supine position, except for one arm resting at the top of the table, and the other arm was elevated and the feet were at rest. CT cut thickness and spacing were 5 mm. The CT data was further transferred to the Varian-DoseTek CadPlan treatment planning system (TPS) to construct an isocentric 3-D plane (Hans C. J. de Boer, John R. van

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Sômsen de Koste et al, 2001). Rétrospectivement, la position visible de l'anatomie par rapport à l'isocentre planifié a été comparée à la position correspondante sur les radiographies digitalisées du simulateur, en utilisant en différée un logiciel d'harmonisation des contours.  Sômsen of Koste et al, 2001). In retrospect, the visible position of the anatomy with respect to the planned isocentre was compared with the corresponding position on the digitalized radiographs of the simulator, using a contour harmonization software later on.

L'exactitude en différée de l'image de référence de la mise en place à l'unité de traitement par rapport à la mise en place au simulateur était dans cette étude mesurée avec une nouvelle opportunité d'erreur à l'aide d'un dispositif d'imagerie portique électronique (EPID), qui est plus clinique mais pas assez diagnostique, chez 40 patients pour au moins 5 fractions des deux faisceaux orthogonaux non simultanés par patient. Les corrections de mise en place, basées sur un simple protocole de décision hors-ligne, ont été appliquées avec les paramètres dérivés de la connaissance des patients étudiés. Les déviations standards (SD) des erreurs au hasard de mise en place de planification CT dans les directions respectivement latérales, longitudinales, et antéro-postérieures, étaient estimées à 4,0 ; 2,8 ; et 2,5 mm. La déviation standard (SD) des rotations autour de l'axe antéro-postérieur était quant à elle de 1,6 et de 1,3 autour de l'axe gauche-droite. L'erreur de mise en place à l'unité de traitement avait été évaluée avec une petite composante au hasard dans toutes les trois directions (1 SD = 2 mm). Les composantes systématiques étaient, particulièrement en direction longitudinale (1 SD = 3,6 mm), plus grandes mais elles étaient réduites avec le protocole de décision à 1 SD = 2 mm avec en moyenne 0,6 de correction de mise en place par patient (Hans C.J. de Boer, John R. van Sômsen de Koste et al, 2001). Des erreurs de mise en place, qui deviennent des erreurs systématiques au simulateur étaient comparables, lorsque la mise en place de référence est définie par simulation, dans le cas où aucun protocole hors-ligne n'aurait été appliqué aux erreurs systématiques de mise en place, à l'unité de traitement.  The deferred accuracy of the reference image of the establishment to the treatment unit compared to the implementation in the simulator was in this study measured with a new opportunity of error using a electronic portal imaging device (EPID), which is more clinical but not diagnostic enough, in 40 patients for at least 5 fractions of the two non-simultaneous orthogonal beams per patient. The set-up corrections, based on a simple off-line decision protocol, were applied with parameters derived from the knowledge of the studied patients. The standard deviations (SD) of the random CT planning implementation errors in the respective lateral, longitudinal, and anteroposterior directions were estimated at 4.0; 2.8; and 2.5 mm. The standard deviation (SD) of rotations around the anteroposterior axis was 1.6 and 1.3 around the left-right axis. The implementation error at the treatment unit was evaluated with a small component randomly in all three directions (1 SD = 2 mm). The systematic components were, particularly in longitudinal direction (1 SD = 3.6 mm), larger but they were reduced with the decision protocol at 1 SD = 2 mm with an average of 0.6 correction of placement per patient (Hans CJ de Boer, John R. van Sômsen of Koste et al, 2001). Implementation errors, which become systematic errors in the simulator were comparable, when the reference implementation is defined by simulation, in the case where no off-line protocol would have been applied to the systematic errors of setting up. , to the processing unit.

Sachant que ce type d'intervention est très aléatoire et constitue de surcroît une opportunité d'erreur. De là, les Hans C.J. de Boer et coll. (2001) déduisent quand même que l'omission d'une étape séparée de simulation au cours du traitement pourrait réduire les erreurs systématiques aussi efficacement que l'application d'un protocole de correction hors-ligne. Les erreurs au hasard étaient ainsi suffisamment petites que pour rendre faisable un protocole hors-ligne. Il faut pourtant relativiser ces résultats en se disant que ces erreurs ne tiennent pas compte de biais cumulés éventuels ni par les différents tests successifs ni non plus par cumul des opportunités d'erreur, ou encore par censure de ces données.  Knowing that this type of intervention is very uncertain and is also an opportunity for error. From there, Hans C.J. de Boer et al. (2001) still infer that omitting a separate simulation step during processing could reduce systematic errors as efficiently as applying an off-line correction protocol. Random errors were thus small enough to make an off-line protocol feasible. However, we must relativize these results by saying that these errors do not take into account possible cumulative biases or by the various successive tests nor by accumulating opportunities for error, or by censoring these data.

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5.5.3.1. - Surveillance par l'image
Les portes d'entrées résultantes du traitement ont en plus été simulées et le radio- oncologiste jugeait l'exactitude de placement du champ sur la base des clichés du simulateur, sur celui des champs de visualisation beam's-eye-view (BEV) et des topogrammes standards du topogramme (scout) CT (qui souffrent de la divergence incorrecte du faisceau dans le plan transversal et de la non-divergence dans le sens supéro-inférieur). Boer et coll n'ont utilisé aucun DRR, au cours de la simulation, puisque l'objectif de l'étude était d'explorer l'exactitude de la procédure utilisée de simulation, qui n'impliquait pas l'usage des DRRs. Au début de la simulation, cha- . que patient était positionné par marquages CT, en utilisant les lasers du simulateur.
5.5.3.1. - Image surveillance
The resulting entrance gates of the treatment were simulated and the radiation oncologist judged the placement accuracy of the field based on the simulator images, on the beam's-eye-view (BEV) fields of view and standard CT (scout) topograms (which suffer from incorrect beam divergence in the transverse plane and non-divergence in the super-inferior direction). Boer et al did not use any DRRs during the simulation, as the objective of the study was to explore the accuracy of the simulation procedure used, which did not involve the use of DRRs. At the beginning of the simulation, cha-. that patient was positioned by CT markings, using the simulator lasers.

La prochaine étape consistait à exécuter, selon la position définitive de l'isocentre du plan de traitement, une translation (précalculée) de table. Les radiographies obtenues dans cette situation ont souvent conduit aux ajustements additionnels indiquées par le clinicien de la table et la comparaison visuelle subjective, basés sur une nouvelle . opportunité d'erreur de lecture, avec les tracés du BEV. Une fois que la mise en place ait été jugée satisfaisante, la position finale de l'isocentre était marquée sur le patient en utilisant des tatouages cutanées, des longues lignes lasers et les radiogra- phies de mise en place de référence ont été obtenues à 0 et 90 ou 270 d'angles du statif (N.B.: ces angles peuvent différer à partir des angles du faisceau de traitement) . (Hans C. J. de Boer, John R. van Sôrnsen de Koste et al, 2001), sachant que le contour externe est aussi sujet à une certaine mobilité.  The next step was to execute, according to the final position of the isocenter of the treatment plan, a (precomputed) translation of the table. Radiographs obtained in this situation often led to additional adjustments indicated by the clinician of the table and subjective visual comparison, based on a new one. opportunity for reading error, with the BEV plots. Once the placement was deemed satisfactory, the final position of the isocenter was marked on the patient using skin tattoos, long laser lines, and baseline placement radiographs were obtained at 0. and 90 or 270 angles of the stand (NB: these angles may differ from the angles of the treatment beam). (Hans C. J. de Boer, John R. van Sornsen of Koste et al, 2001), knowing that the outer contour is also subject to some mobility.

Les DRRs ont été rétrospectivement construites à partir des données de la planification 3-D, aux mêmes angles du statif, pour une procédure d'intervention.  The DRRs were retrospectively constructed from the 3-D planning data, at the same stand angles, for an intervention procedure.

Elles ont été générées avec un logiciel fait maison à partir de TPS, qui bénéficiaient . du point de vue diagnostique d'une résolution spatiale plus élevée que les DRRs. Il a été vérifié que les DRRs de TPS coïncident géométriquement avec les DRRs utilisées dans cette analyse (différence < 0,5 mm). Cette différence de mise en place entre les DRRs et les clichés du simulateur a été mesurée, en utilisant le logiciel d'harmonisation anatomique et de celle dejauge décrite ci-dessus. Ces erreurs de . mise en place au simulateur ont été analysées en calculant l'erreur moyenne et la déviation standard par direction de translation et par axe de rotation produisant respectivement des erreurs systématiques de ( Rx, Ry, Rz, RAP, RLR) et (#Rx, #Ry, #Rz, #RAP, #RLR), en termes expliqués ci-dessus (Hans C.J. de Boer, John R. van Sôrnsen de Koste et al, 2001), en ne tenant compte ni de l'erreur de mesure ni de l'erreur opérateur dépendante. La rotation autour de l'axe z ne semble pas non plus  They were generated with homemade software from TPS, which benefited. from the diagnostic point of view of a higher spatial resolution than the DRRs. It has been verified that the TPS DRRs coincide geometrically with the DRRs used in this analysis (difference <0.5 mm). This difference in placement between the DRRs and the simulator images was measured, using the anatomical harmonization software and the gauging software described above. These errors. implemented in the simulator were analyzed by calculating the mean error and the standard deviation by translation direction and axis of rotation respectively producing systematic errors of (Rx, Ry, Rz, RAP, RLR) and (#Rx, # Ry, #Rz, #RAP, #RLR), in terms explained above (Hans CJ de Boer, John R. van Sôrnsen of Koste et al, 2001), ignoring neither the measurement error nor the the dependent operator error. The rotation around the z axis does not appear either

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être de prime abord un sujet de préoccupation dans cette étude. Il se dégage donc même dans une étude aussi rigoureuse une certaine subjectivité, quant pour 16 patients, la délinéation des contours en AP et en latéral sur les clichés digitalisés du simulateur ainsi que la procédure de jaugeage s'harmonisant avec les DRRs correspondantes réalisée par deux observateurs. La SD est estimée à partir de l'erreur d'analyse pour un observateur unique, SDobs, à partir de la SD des différences entre les deux observateurs (Hans C. J. de Boer, John R. van Sôrnsen de Koste et al, 2001). Il y a dans le procédé d'intervention lui-même beaucoup d'opportunités d'erreur dans la mesure où la mobilité interne n'est pas évaluée. C'est même dans les tout meilleurs centres comme celui-ci une source éventuelle de biais de visée balistique.  at first glance be a concern in this study. Thus, even in such a rigorous study, there is a certain subjectivity, as for 16 patients, the delineation of the contours in AP and lateral on the digitalized snapshots of the simulator as well as the gauging procedure harmonizing with the corresponding DRRs carried out by two observers. The SD is estimated from the analysis error for a single observer, SDobs, from the SD of the differences between the two observers (Hans C. J. de Boer, John R. van Sornsen of Koste et al, 2001). In the intervention process itself there are many opportunities for error insofar as internal mobility is not evaluated. It is even in the best centers like this one a possible source of ballistic aiming bias.

5.5.3.2. - Approche de la problématique de la motilité physiologique C'est pourquoi il n'est pas étonnant qu'en dépit d'un protocole de 65 Gy, le taux de rémission locale complète chez des patients atteints de cancer pulmonaire non-à- petites-cellules (NSCLC = Non small cell Lung Cancer) soit seulement de 20 % environ, dans l'étude de T. Le Chevalier et coll. (1992). A moins que les volumes irradiés soient reduits, l'escalade de la dose de rayonnement peut aboutir, dans les conditions actuelles d'irradiation, à une toxicité pulmonaire et oesophagienne inacceptable, particulièrement lorsqu'on utilise la chimiothérapie concurrente (R. W.  5.5.3.2. - Approach to the issue of physiological motility It is therefore not surprising that despite a 65 Gy protocol, the complete local remission rate in patients with non-small-cell lung cancer cells (NSCLC = Non small cell Lung Cancer) is only about 20%, in the study of T. Le Chevalier et al. (1992). Unless irradiated volumes are reduced, radiation dose escalation may lead to unacceptable pulmonary and oesophageal toxicity under current irradiation conditions, particularly when concurrent chemotherapy is used (R.

Byhardt, C. Scott, W.T. Sause, et al, 1998). Ceci faute sans doute de visée dynamique correcte image-guidée et de la méconnaissance de la part due au biais de visée balistique. La réduction de volume peut parfois être réalisée, en omettant l'irradiation ganglionnaire élective (J.M. Robertson, R.K. Ten Haken, M.B. Hazuba, et al, 1997 ; Hayman, M. K. Martel, R.K. Ten Haken, et al, 1999), mais en étant également capable d'utiliser à la planification de petites marges de sécurité. De telles petites marges réduiraient également de façon fréquente la toxicité aux niveaux de la dose (couramment) standard (Hans C.J. de Boer, John R. van Sômsen de Koste et al, 2001). En accord avec les recommandations du Rapport 50 de l'ICRU, la planification de traitement requiert par ailleurs la définition exacte d'un volume cible clinique (CTV = Clinical Target Cible), qui doit en permanence englober la tumeur macroscopique, la maladie subclinique, et probablement impliquer les relais lymphoganglionnaires. Mais comme ce volume cible (VC) est par exemple estimé dans un thorax mu par des mouvements respiratoires et des battements cardiovasculaires transmis reste un sujet à caution, auquel l'art actuel n'a pas toujours de solution satisfaisante. Le CTV exige pourtant d'être encore élargi au  Byhardt, C. Scott, W. T. Sause, et al, 1998). This probably lacks proper image-guided dynamic aiming and the lack of knowledge due to ballistic aiming. Volume reduction can sometimes be achieved by omitting elective ganglion irradiation (JM Robertson, RK Ten Haken, MB Hazuba, et al, 1997, Hayman, MK Martel, RK Ten Haken, et al, 1999), but being also able to use in planning small safety margins. Such small margins would also frequently reduce toxicity to (usually) standard dose levels (Hans C. J. de Boer, John R. van Somsen of Koste et al, 2001). In line with the recommendations of ICRU Report 50, treatment planning also requires the exact definition of a Clinical Target Target (CTV), which must continuously encompass macroscopic tumor, subclinical disease, and probably involve lymphoganglionic relays. But as this target volume (VC) is for example estimated in a thorax mu by respiratory movements and transmitted cardiovascular beats remains a subject to caution, which the current art does not always have a satisfactory solution. However, the CTV requires to be further expanded to

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moyen de certaines marges géométriques à un volume cible prévisionnel ou planning target volume (PTV). Ces marges doivent garantir une couverture adéquate du CTV durant le traitement et être donc basée sur la connaissance précise de l'amplitude du mouvement, eu égard aux champs de traitement, de la cible et de l'exactitude d'appréciation de la machine (la reproductibilité par exemple des positions des blocs) et non sur la seule pertinence d'un protocole d'intervention. Le Rapport 50 de l'ICRU ne donne cependant pas de recommandations claires sur comment choisir les marges du CTV-au-PTV ? Et chacun prend, ses libertés par rapport à cela. Stroom et coll.(1999) ont par exemple dérivé une méthode générale de calcul, basée sur la probabilité de couverture de la dose du CTV pour dériver une marge 3-D à partir des erreurs connues de mise en place et des mouvements des organes internes, qui peuvent avoir n'importe quelle probabilité de la fonction de densité. Ils ont trouvé qu'une distinction claire doit être faite entre les erreurs systématiques et celles au hasard, dans lesquelles l'erreur systématique est l'erreur moyenne de mise en place du volume cible, au cours de toutes les fractions pour un certain patient donné et les erreurs au hasard sont les variations inter-fractions. Leurs calculs incorporaient la présence de petites rotations (1SD - 1 ). Un résultat très similaire a été trouvé par van Herk et coll.(2000), par un calcul analytique de la situation simplifiée à un volume cible sphérique en une dose homogène idéalement conformationnelle, Deux des résultats de Hans C.J. de Boer et coll. (2001) confirment la notion intuitive que, dans l'établissement des marges de planification, les erreurs systématiques sont plus importantes que les erreurs au hasard, ceci sans tenir compte des biais inhérents à la technologie actuelle non guidée par une image simultanée.  means of certain geometric margins to a forecast target volume or planning target volume (PTV). These margins must ensure adequate CTV coverage during treatment and therefore be based on accurate knowledge of the range of motion, with respect to the treatment fields, the target and the accuracy of the machine (the eg reproducibility of block positions) and not just the relevance of an intervention protocol. ICRU Report 50, however, does not provide clear recommendations on how to choose CTV-to-PTV margins? And each one takes, his liberties in relation to that. For example, Stroom et al (1999) derived a general method of calculation, based on the probability of CTV dose coverage to derive a 3-D margin from known set-up errors and internal organ movements. , which can have any probability of the density function. They found that a clear distinction must be made between systematic and random errors, in which the systematic error is the average error of setting the target volume, in all fractions for a certain given patient. and random errors are inter-fractional variations. Their calculations incorporated the presence of small rotations (1SD - 1). A very similar result was found by van Herk et al (2000), by an analytical calculation of the simplified situation at a spherical target volume in an ideally conformational homogeneous dose, two of the results of Hans C. J. de Boer et al. (2001) confirm the intuitive notion that, in establishing planning margins, systematic errors are more important than random errors, without taking into account the biases inherent in current technology that is not guided by a simultaneous image.

La plupart des études de mise en place chez les patients atteints par exemple de cancer pulmonaire sont bi-dimensionnelles (2-D) (D, Yan et al, 1997 ; J. van de Steene et al, 1998 ; L. Ekberg et al, 1998 ; M.J. Samson et al, 1999) ou elles ne séparent pas de façon appropriée et ne quantifient pas, en termes des composantes au hasard et systématiques (R. Halperin, 1999 ; LE. Schewe et al, 1996, G.C. Bentel et al, 1997), les erreurs de mise en place. Aucune d'elles ne met en #uvre des procédures image-guidées simultanées. Ces études appartiennent usuellement à de petits nombres (< 20) des patients (J. van de Steene et al, 1998 ; L. Ekberg et al,
1998 ; M.J. Samson et al, 1999 ; R. Halperin et al, 1999 ; J.E Schewe et al, 1996).
Most of the placement studies in patients with lung cancer, for example, are two-dimensional (2-D) (D, Yan et al, 1997, J. van de Steene et al, 1998, L. Ekberg et al. 1998, MJ Samson et al., 1999) where they do not appropriately separate and quantify, in terms of random and systematic components (R. Halperin 1999, LE Schewe et al., 1996, GC Bentel et al. , 1997), implementation errors. None of them implement simultaneous image-guided procedures. These studies usually belong to small numbers (<20) of patients (J. van de Steene et al., 1998, L. Ekberg et al.
1998; MJ Samson et al, 1999; R. Halperin et al, 1999; JE Schewe et al, 1996).

En plus, aucune de ces études ne prend en compte les erreurs de mise en place qui sont faites au simulateur [qui se sont révélées être d'une certaine importance pour In addition, none of these studies take into account the implementation errors that are made in the simulator [which have proved to be of some importance for

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d'autres sites tumoraux (A. Bel et al, 1994 ; F. Lohr et al, 1997) ou d'autres opportunités non-évaluées d'erreurs qui s'additionnent inexorablement aux erreurs estimées approximativement. L'intervention sous forme de protocole hors-ligne de correction 3-D des erreurs systématiques au cours du traitement ne peut avoir l'impact escompté et laisse à désirer. Tel que souligné ci-dessus, une connaissance des inexactitudes systématiques et au hasard (et de combien elles peuvent être réduites) est un préréquis pour le calcul des marges optimales de planification. C'est ainsi que Hans C.J. de Boer et coll. ont essayé de, mesurer l'ampleur des erreurs systématiques de mise en place au simulateur et du traitement avec ce type d'intervention aussi bien que les erreurs de mise en place au hasard de traitement 3-D chez 40 patients atteints de cancer pulmonaire.  other tumor sites (Bel et al, 1994, F. Lohr et al, 1997) or other unassessed opportunities for errors that inexorably add up to approximately estimated errors. The intervention in the form of an off-line 3-D correction protocol for systematic errors during treatment can not have the desired impact and leaves something to be desired. As noted above, knowledge of systematic and random misstatements (and how much they can be reduced) is a prerogative for calculating optimal planning margins. This is how Hans C. J. de Boer et al. tried to measure the extent of systematic errors in simulator placement and treatment with this type of intervention as well as errors in random placement of 3-D treatment in 40 lung cancer patients.

De Boer et coll. rapportent en plus une réduction, grâce à un protocole de vérification hors-ligne de la mise en place, des erreurs systématiques de traitement. De Boer et al. also report a reduction, through an off-line verification protocol of implementation, of systematic treatment errors.

Les opportunités d'erreurs sont, dans ce dernier rapport, trop nombreuses et très diversifiées pour épuiser la question de l'évaluation précise du cumul d'erreurs. Les études n'ont par exemple pas évalué les erreurs relatives à l'estimation de l'étendue de la lésion et sa prise en compte dans le volume cible, ainsi que celles imputables à la prescription et au dosage des effets des rayons, auparavant au moment du diagnostic et pendant le traitement, la gestion de la délivrance de la dose et la reconnaissance instantanée de la gravité relative de la maladie et de son évolution au cours du temps. Les biais sont par contre occasionnés par la visée balistique à l'aveugle sans aucune visualisation instantanée de la cible. Les ratés géographiques ou les erreurs de visée de la tumeur sont non seulement provoquées par les erreurs externes de la mise en place mais aussi, selon la littérature (L. Ekberg et al, 1998 ; C.S. Ross et al, 1990) et en même temps par les mouvements internes non appréciés du volume cible. L'étude de H.C.J. Boer et coll., focalisée sur les erreurs externes, pour un groupe des patients atteints de cancer du poumon ayant eu une planification CT, de mise en place consiste en :(a) des erreurs faites en utilisant les clichés du simulateur pour la définition de la mise en place de référence (A. Bel et al, 1994 ; F. The opportunities for error are, in this last report, too numerous and diversified to exhaust the question of the precise evaluation of the accumulation of errors. For example, the studies did not evaluate the errors in estimating the extent of the lesion and its inclusion in the target volume, as well as those attributable to prescribing and measuring the effects of radiation, previously time of diagnosis and during treatment, management of dose delivery and instant recognition of the relative severity of the disease and its evolution over time. Bias is caused by blind ballistic targeting without any instantaneous visualization of the target. Geographical misfires or tumor targeting errors are not only caused by external errors of placement but also, according to the literature (L. Ekberg et al, 1998, CS Ross et al, 1990) and at the same time by the unappreciated internal movements of the target volume. The study of H.C.J. Boer et al., Focused on external errors, for a group of lung cancer patients who had CT planning, set-up consists of: (a) errors made using the simulator snapshots for the definition of the implementation of reference (A. Bel et al, 1994;

Lohr et al, 1997) tout au long du traitement, et (b) des erreurs de mise en place à l'unité de traitement par rapport à la mise en place de référence (Hans C.J. de Boer, John R. van Sômsen de Koste et al, 2001). Dans ces études l'intervention ne réduisait pas nécessairement la fréquence d'erreurs et l'on ne peut même pas savoir si la fréquence d'erreurs était en augmentation ou s'il y avait eu une réduction d'erreurs par rapport à l'intervention proposée. Mais, le temps d'attente pour les malades Lohr et al., 1997) throughout the treatment, and (b) errors in placement at the treatment unit compared to the reference set-up (Hans CJ de Boer, John R. van Sômsen of Koste et al, 2001). In these studies the intervention did not necessarily reduce the frequency of errors and it is not even possible to know if the frequency of errors was increasing or if there had been a reduction in errors compared to proposed intervention. But, the waiting time for the sick

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augmentait et lesjournées de travail pour le personnel se rallongeaient.  increased and staff days were lengthened.

5.5.3.3. - Applications cliniques du dispositif de la présente invention La radiothérapie conformationnelle apparaît d'ores et déjà, dans l'approche thérapeutique des patients atteints de tumeur cérébrale, comme un progrès indéniable. La poursuite des travaux cliniques, portant notamment sur la détermination du volume tumoral macroscopique, celle du volume anatomoclinique pour les gliomes et sur l'intérêt de l'augmentation des doses totales, restent cependant nécessaire. Les données concernant la toxicité des tissus sains sont par ailleurs mieux documentées.  5.5.3.3. Clinical applications of the device of the present invention Conformational radiotherapy already appears, in the therapeutic approach of patients with brain tumors, as undeniable progress. Continuation of the clinical work, notably on the determination of the macroscopic tumor volume, that of the anatomoclinical volume for the gliomas and on the interest of the increase of the total doses, however remain necessary. Data on the toxicity of healthy tissues are better documented.

Une comparaison des informations fournies par les histogrammes dose-volume avec les résultats des évaluations neuropsychologiques peut être envisagée. Enfin, le développement de la modulation d'intensité des faisceaux va susciter des études comparatives avec la protonthérapie ou la radiothérapie stéréotaxique, pour les tumeurs de petit volume. Ce sont les enjeux qu'aborde avec optimisme la présente invention. A comparison of the information provided by the dose-volume histograms with the results of neuropsychological evaluations may be considered. Finally, the development of beam intensity modulation will lead to comparative studies with proton therapy or stereotaxic radiotherapy, for small volume tumors. These are the issues that the present invention is optimistic about.

# 5.5.3.3.1. -Applications au niveau du Crâne Les bons résultats cliniques des traitements radiochirurgicaux des Tumeurs cérébrales pourraient faire penser que la présente invention n'aurait pas sa place dans cette localisation. La radiation est certes la modalité de traitement la plus commune pour le cancer de l'encéphale et de la base du crâne. Bien qu'utilisées communément, les techniques de traitement de la délivrance de radiation ont changé substantiellement. Une des modifications la plus importante dans la mise en oeuvre des rayons est l'application largement répandue des techniques stéréotaxiques et leur acceptation dans le courant de la délivrance radiothérapeutique dominant. Les caractéristiques distinctives de la radiochirurgie stéréotaxique ainsi que ses application courantes et futures sont importantes à comprendre pour tous les médecins. L'article de J.M. Buatti, S.L. Meeks, W.A. Friedman, et F.J. Bova (Stereotectic radiosurgery : techniques and clinical applications. Surg Oncol Clin N Am 2000 Jul ; 9 (3) : 469- 87, viii.) discute ces techniques de traitement et les applications à partir des perpectives d'un Oncologiste chirurgical.  # 5.5.3.3.1. -Applications at the level of the Skull The good clinical results of the radiosurgical treatments of the Brain Tumors could make think that the present invention would have no place in this localization. Radiation is the most common treatment modality for brain and skull cancer. Although commonly used, radiation delivery processing techniques have changed substantially. One of the most important modifications in the implementation of the rays is the widespread application of stereotaxic techniques and their acceptance in the course of the dominant radiotherapeutic delivery. The distinctive features of stereotactic radiosurgery and its current and future applications are important for all physicians to understand. The article by JM Buatti, SL Meeks, WA Friedman, and FJ Bova (Stereotectic Radiosurgery: Techniques and Clinical Applications, Surg On Clin Clin N Am 2000 Jul; 9 (3): 469-87, viii) discusses these treatment techniques. and applications from the perspectives of a surgical Oncologist.

Plus spécifiquement, en comparaison avec un appareil gamma knife de thérapie aux radiations, la présente invention fournit à des fins des radiations une géométrie plus flexible, et ainsi une taille de volume cible irradié et la forme plus flexible. De plus, puisque la présente invention se construit en combinaison avec des radioscanners de tomographie 4-D assistée par ordinateur, elle a forcément un coût et un poids More specifically, in comparison with a radiation therapy gamma knife apparatus, the present invention provides for radiation purposes a more flexible geometry, and thus an irradiated target volume size and more flexible shape. Moreover, since the present invention is constructed in combination with 4-D computer-aided tomography radioscanners, it necessarily has a cost and a weight.

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inférieurs au gamma knife, dont les sources d'irradiation sont toutes stationnaires.  below the gamma knife, whose irradiation sources are all stationary.

Contrairement au gamma knife, la présente invention offre en plus d'une cyclothérapie mixte une aptitude à réaliser l'imagerie diagnostique, à des énergies des rayons X inférieures que celles utilisée dans la présente invention pour l'orthovoltage grâce à son unité complète de scanner 4-D qui est capable non seulement de rehaussement de contraste, après injection i. v. en bolus d'iode, mais aussi des images de perfusion tissulaires et une cartographie vasculaire de la région cible. Aussi l'imagerie du patient peut avoir lieu de façon contemporaine à la procédure de radiothérapie, en permettant ainsi le vérification 3-D exacte et en temps réel de la coïncidence parfaite de la région cible choisie pour l'irradiation thérapeutique avec la lésion proprement dite. Ainsi la présente invention fournit, en tant qu'unité de radiothérapie, le moyen de localisation plus exacte de la région devant être irradiée tel que dans l'utilisation du gamma knife de l'art antérieur. La présente invention ne requiert également aucun appareil stéréotaxique pour le positionnement plus précis que celle du gamma knife mais une contention thermoformée pour la reproductibilité de la position de la tête et du cou. Finalement la présente invention utilise un niveau d'énergie des rayons X plus faible par rapport à l'énergie des rayons y de 60Co qui de ce fait autorise un RBE plus élevée, en minimisant ainsi l'exigence d'une dose totale nécessaire plus élevée pour le succès du traitement aux radiations et en améliorant le profil de dose du fait de la rotation continue et du nombre augmenté des champs des radiations fournis simultanément par l'utilisation d'une unité de scanner avec son portique rotatif qui n'existe pas en usage présentement dans le gamma knife pour les procédures de thérapie aux radiations, voire même avec un fort potentiel d'escalade de la dose sans lésion collatérale majeure, y compris en fraction unique. In contrast to the gamma knife, the present invention offers in addition to mixed cycling an ability to perform diagnostic imaging at lower X-ray energies than those used in the present invention for orthovoltage with its complete scanner unit. 4-D that is capable not only of contrast enhancement, after injection i. v. in iodine bolus, but also tissue perfusion images and vascular mapping of the target region. Also, patient imaging can take place contemporaneously with the radiotherapy procedure, thus allowing accurate 3-D verification in real time of the perfect coincidence of the target region chosen for therapeutic irradiation with the lesion itself. . Thus the present invention provides, as a radiotherapy unit, the more accurate locating means of the region to be irradiated such as in the use of the prior art gamma knife. The present invention also requires no stereotaxic apparatus for positioning more accurate than gamma knife but a thermoformed compression for the reproducibility of the position of the head and neck. Finally, the present invention utilizes a lower X-ray energy level than the 60Co y-energy which thereby allows higher RBE, thus minimizing the requirement for a higher required total dose. for the success of the radiation treatment and improving the dose profile due to the continuous rotation and the increased number of fields of radiation provided simultaneously by the use of a scanner unit with its rotating gantry which does not exist in Currently used in the gamma knife for radiation therapy procedures, or even with high dose escalation potential without major collateral damage, including single fraction.

Dans une autre étude consacrée à l'irradiation du crâne, trois techniques différentes de délivrance par suralimentation de la fosse postérieure (posterior fossa boost) chez les patients atteints de medulloblastome étaient comparées. Cinq patients ont subi une simulation CT pour la planification du traitement suralimenté de la fosse postérieur. Pour chaque tranche, la fosse postérieure était, en plus de la cochlée, du cerveau de la fosse non postérieure, de la glande pituitaire, de la mandibule, des glandes parotides, de la glande thyroïde, du pharynx, et de la corde spinale cervicale, contourée. Les plans pour les trois techniques de délivrance de la fosse postérieure suralimentée ont été comparées, pour chaque patient. La technique A utilisait des champs latéraux parallèles opposés avec des repères osseux (radiothérapie 2-dimensionnelle) ; les deux autres techniques étaient planifiées en utilisant la radiothérapie In another study on skull irradiation, three different techniques for supernatant delivery of posterior fossa (posterior fossa boost) in patients with medulloblastoma were compared. Five patients underwent CT simulation for the planning of the supertreated treatment of the posterior fossa. For each slice, the posterior fossa was, in addition to the cochlea, the brain of the non-posterior fossa, the pituitary gland, the mandible, the parotid glands, the thyroid gland, the pharynx, and the cervical spinal cord. , contoured. The plans for the three techniques for delivery of the supercharged posterior fossa were compared, for each patient. Technique A used opposite parallel lateral fields with bone markers (2-dimensional radiotherapy); the other two techniques were planned using radiotherapy

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tridimensionnelle. La technique B utilisait, quant à elle, une paire des faisceaux obliques postérieurs filtrés coplanaires, tandis que la technique C utilisait enfin une paire des champs postérieurs obliques et un champ du vertex. Les histogrammes dose-volume (DVHs) ont été obtenus pour chacun des organes contourés ainsi que pour chaque technique et chaque patient. La. dose maximum, la dose minimum, et la dose moyenne de chaque organe étaient déterminées en utilisant, dans ce système de planification de traitement proposé par A.C. Paulino, A. Narayana, M.N. Mohideen, et S. Jeswani (Posterior fossa boost in medulloblastoma : an analysis of dose to surrounding structures using 3-dimensional (conformai) radiotherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2000 Jan 15 ; 46(2) : 281-6.) le programme DVH, avec des repères osseux fixes nécessaires à la reproductibilité de la balistique.  three-dimensional. Technique B used a pair of coplanar filtered posterior oblique bundles, while Technique C finally used a pair of oblique posterior fields and a vertex field. The dose-volume histograms (DVHs) were obtained for each of the contoured organs as well as for each technique and each patient. The maximum dose, the minimum dose, and the average dose of each organ were determined using, in this treatment planning system proposed by AC Paulino, A. Narayana, MN Mohideen, and S. Jeswani (Posterior fossa boost in medulloblastoma Radiotherapy Oncol Biol Phys 2000 Jan 15; 46 (2): 281-6.) The DVH program, with fixed bone landmarks needed for reproducibility ballistics.

Chez 3 des 5 patients de l'étude, le volume cible de planification (PTV) n'était pas avec la technique A inclus dans le champ de traitement. La cochlée recevait respectivement 100 %, 50 %, et 42 % de la dose prescrite à la fosse postérieure, en utilisant les techniques A, B, et C. La dose cérébrale moyenne de la fosse nonpostérieure était plus élevée avec la technique C, intermédiaire avec la technique A, et plus faible pour la technique B. La dose cérébrale moyenne de la fosse non-postérieure avec la technique B était comparables à la moyenne de la dose cérébrale de la fosse non-postérieure, délivrée en utilisant des champs latéraux parallèles opposés basés sur la définition CT de la PTV. La dose moyenne à la glande pituitaire était de même plus faible pour la technique B. Les deux techniques B et C étaient associées à une dose moyenne à la glande thyroïde, à la mandibule, aux glandes parotides, et au pharynx, plus élevée. In 3 of the 5 patients in the study, the target planning volume (PTV) was not with technique A included in the treatment field. The cochlea received 100%, 50%, and 42% of the prescribed dose at the posterior fossa respectively, using techniques A, B, and C. The mean non-posterior fossil cerebral dose was higher with Technique C, intermediate with technique A, and weaker for technique B. The average brain dose of the non-posterior fossa with technique B was comparable to the average brain dose of the non-posterior fossa, delivered using parallel lateral fields opposites based on the CT definition of PTV. The mean dose to the pituitary gland was similarly lower in technique B. Both techniques B and C were associated with a higher average dose to the thyroid gland, mandible, parotid gland, and pharynx.

5.5.3.3.2. - Irradiation des aires ganglionnaires lymphatiques, telle que dans le
HODGKIN 1. - Au niveau thoracique et médiastinal supérieur Il s'agit ici de protéger les poumons ; il fallait jusqu'ici un mantelet en plomb pour ce faire. Pour les patients femelles, le traitement par radiothérapie de la maladie de Hodgkin résulte invariablement en une irradiation indue du tissu mammaire qui peut conduire aux cancers secondaires radio-induits. Le risque de faire un cancer secondaire du sein est corrélé à la dose. La présente invention permet une technique d'irradiation permettant d'accroître durant l'irradiation par interaction des faisceaux simultanés des champs en mantelet la sauvegarde du sein pour les patientes femelles, grâce à sa fonction imprimante pour la fabrication des pièces moulées qui
5.5.3.3.2. - Irradiation of lymph node areas, such as in the
HODGKIN 1. - Upper thoracic and mediastinal level This is about protecting the lungs; Until now, a lead coat was needed to do this. For female patients, radiotherapy treatment for Hodgkin's disease invariably results in undue irradiation of breast tissue that can lead to radiation-induced secondary cancers. The risk of developing secondary breast cancer is dose-related. The present invention allows an irradiation technique to increase during the irradiation by interaction of simultaneous bundles of fields in mantlet breast backup for female patients, thanks to its printer function for the manufacture of molded parts which

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reproduisent fidèlement la technique en procubitus proposée par Vuong par exemple.  reproduce faithfully the technique in procubitus proposed by Vuong for example.

Pour minimiser le volume de sein irradié, T. Vuong et coll. (2000) proposent une technique de simulation virtuelle faisant usage d'une planche d'immobilisation du sein en Styrofoam a été développée sur laquelle la patiente est allongée en procubitus avec les seins positionnés dans des gants à l'intérieur de la planche. La position du sein est ajustée en utilisant les filtres en Styrofoam, et le placement du sein est vérifié en utilisant une vue A-P du CT-pilot. Une série des coupes scanogra- phiques des régions du cou et du thorax est prise, et les ganglions lymphatiques, le . volume du sein et les structures critiques sont silhouettées. La simulation virtuelle des champs du mantelet (des faisceaux isocentriques typiquement APIPA) est prati- quée, et les blocs du faisceau sont dessinés sur des radiographies digitallement re- construites (DRR, Digitally reconstructed radiographs) générées par le paquet de la simulation virtuelle. La protection est conçue pour permettre des marges adéquates . autour des ganglions lymphatiques, tout en abaissant le niveau de protection des tissus pulmonaires et mammaires. Les champs para-aortiques sont facilement déterminés grâce à la simulation virtuelle, où les reconstructions (MPR) multipla- naires et les rendus volumiques 3-D des données CT du patient sont utilisées pour déterminer les limites du champs et les trous du. faisceau. Pour permettre en plus l'optimisation géométrique de la mise en place des seins sous les champs -pulmonaires, la technique de simulation virtuelle fournit l'information nécessaire à une analyse dosimétrique 3-D, incluant, selon T. Vuong et coll, (2000) les histogra- mmes dose-volume (DVHs) du volume du sein irradié et dans le cadre de la présente invention la résultante de diffusion d'interaction des faisceaux simultanés multiples.  To minimize the volume of irradiated breast, T. Vuong et al. (2000) propose a virtual simulation technique using a styrofoam breast immobilization board that was developed on which the patient is lying procubitus with the breasts positioned in gloves inside the board. Breast position is adjusted using Styrofoam filters, and breast placement is verified using an A-P view of CT-pilot. A series of scanographic sections of the neck and thorax are taken, and the lymph nodes, the. Breast volume and critical structures are silhouetted. The virtual simulation of the mantle fields (typically APIPA isocentric beams) is performed, and the beam blocks are drawn on digitally reconstructed radiographs (DRRs) generated by the virtual simulation package. The protection is designed to allow adequate margins. around the lymph nodes, while lowering the level of protection of lung and breast tissue. Para-aortic fields are easily determined by virtual simulation, where multiplicative reconstructions (MPR) and 3-D volume renditions of the patient's CT data are used to determine the field boundaries and holes of the patient. beam. To additionally allow the geometrical optimization of the placement of breasts under the pulmonary fields, the virtual simulation technique provides the information necessary for a 3-D dosimetry analysis, including, according to T. Vuong et al, (2000). ) the dose-volume histograms (DVHs) of the irradiated breast volume and in the context of the present invention the interaction diffusion resultant of the multiple simultaneous beams.

. La technique 3-D de sauvegarde du sein de T. Vuong et coll. qui nous a semblé pertinente et a par ailleurs été qualitativement et quantitativement comparée aux techniques non-basées sur le CT et aux autres techniques 3-D couramment disponibles pour évaluer la protection des seins. Dans une analyse préliminaire, les images de la simulation virtuelle (DRRs, rendu 3-Det reconstruction multiplanaire) démontraient l'avantage d'utiliser la technique de sauvegarde du sein. Une analyse supplémentaire des DVHs, auxquels nous ne donnons pas beaucoup de crédit, montrait une réduction d'au moins 50 % dans le volume du tissu mammaire irradié lorsque en utilisant la planche de mise en place du sein et la simulation virtuelle en comparaison avec les techniques conventionnelles de simulation où une planche d'immobilisation du sein n'a pas été utilisé. L'usage d'une planche d'immobilisation . The 3-D breast rescue technique of T. Vuong et al. which seemed relevant to us and was qualitatively and quantitatively compared to non-CT-based techniques and other 3-D techniques commonly available to assess breast protection. In a preliminary analysis, the images of the virtual simulation (DRRs, rendering 3-Det multiplanar reconstruction) demonstrated the advantage of using the technique of breast backup. Further analysis of DVHs, to which we do not give much credit, showed a reduction of at least 50% in the volume of irradiated breast tissue when using the breast placement board and virtual simulation in comparison with conventional simulation techniques where a breast immobilization board was not used. The use of an immobilization board

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iu sein et de la technique de simulation virtuelle est recommandée pour la planification et le traitement des patientes atteintes de la maladie de Hodgkin. 'analyse de DVH a montré que cette approche réduira le risque des malignités secondaires du sein chez les patientes atteintes de la maladie de Hodgkin (T. Vuong et al, 2000) ; mais celui d'irradiation des poumons et réduire parallèlement la dose au coeur et à plus forte raison avec une imagerie scanographique dynamique xtamporannée.  Intra and virtual simulation technique is recommended for the planning and treatment of patients with Hodgkin's disease. DVH analysis has shown that this approach will reduce the risk of secondary breast malignancies in patients with Hodgkin's disease (Vuong et al, 2000); but that of irradiation of the lungs and reduce the dose to the heart at the same time, and all the more so with dynamic X-ray imaging.

2. - Au niveau lympho-gaglionnaire abdomino-pelvien Dans l'irradiation prophylactique des ganglions lymphatiques (LN) infradiaphragmatiques, la largeur des champs para-aortique et pelvienne est donnée dans les règles de l'art par une ligne joignant les pointes des apophyses transverses de la 1 1ème vertèbre thoracique à la quatrième vertèbre lombaire. Ainsi le bord du champ suit une ligne droite au point le plus latéral de l'acetabulum observé sur le cliché de simulation. Il y a donc lieu d'avoir de cette manière des repères anatomiques constants. Une autre méthode consiste à mettre en place le point le plus périphérique du champ et de projeter les contours latéraux des grands vaisseaux abdominaux à partir de T(l)-pondéré par des images MR coronales de l'abdomen sur les radiographies du simulateur et ajouter une marge de 2 cm le long des vaisseaux ainsi délimités.  2. - At the lympho-gaglionary level of the abdominopelvic In the prophylactic irradiation of the infradiaphragmatic lymph nodes (LN), the width of the para-aortic and pelvic fields is given in the rules of art by a line joining the points of the apophyses transverse of the 1st 1st thoracic vertebra to the fourth lumbar vertebra. Thus the edge of the field follows a straight line at the most lateral point of the acetabulum observed on the simulation plate. It is therefore necessary to have in this way constant anatomical landmarks. Another method is to set up the most peripheral point of the field and project the lateral contours of the large abdominal vessels from T (1) - weighted by coronal MR images of the abdomen on the simulator radiographs and add a margin of 2 cm along the vessels thus delimited.

M. Nevinny-Stickel et coll. ont pourtant montré que les mesures des ganglions lym- phatiques se situent aussi bien 1) en latéral aux apophyses transverses des vertèbres thoraciques et lombaires que 2) des 2-cm à l'extérieur de marge de sécurité à partir du contour latéral des vaisseaux abdominaux. Ces données montrent clairement que les champs traditionnels d'irradiation des ganglions lymphatiques infra-diaphragmatiques ne semblent pas avoir été assez larges pour englober avec certitude presque tous les ganglions lymphatiques rétropéritonéaux et pelviens. Ils recommandent alors une expansion des champs. (M. Nevinny-Stickel, S. Ennemo-ser, R. Sweeney, I. Bangerl, D. Zur Nedden, and P. Lukas : Comparison of standard and individually planned infradiaphragmatic fields in irradiation of retroperitoneal Iymph nodes. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2000 Aug 1 ; 48 (1) : 147-51.). Ceci nécessite donc une exploration au cas pas cas et une toxicité radique collatérale accrue. La fonction imprimante se charge de confectionner en fonction de la position exacte des ganglions relevée par scanographique avec injection de contraste le mantelet. Mieux encore, l'irradiation, dans le cadre de la nouvelle invention, s'effectue par mantelet électronique au niveau du thorax. La'table effectuant, comme dans une tomothérapie Nevinny-Stickel et al. have shown, however, that lymph node measurements are both 1) lateral to the transverse processes of the thoracic and lumbar vertebrae and 2) 2 cm outside the margin of safety from the lateral contour of the abdominal vessels. . These data clearly show that the traditional fields of irradiation of infra-diaphragmatic lymph nodes do not appear to have been broad enough to encompass with certainty almost all retroperitoneal and pelvic lymph nodes. They recommend an expansion of the fields. (M. Nevinny-Stickel, S. Ennemo-ser, R. Sweeney, I. Bangerl, D. Zur Nedden, and P. Lukas: Comparison of standard and individual planned infradiaphragmatic fields in irradiation of retroperitoneal lymph nodes Int J Radiat Oncol Biol Phys 2000 Aug 1; 48 (1): 147-51.). This therefore requires case-by-case exploration and increased collateral radiation toxicity. The printer function is responsible for making the mantle according to the exact position of the ganglia detected by CT with contrast injection. Better still, the irradiation, in the context of the new invention, is carried out by electronic mantle at the level of the thorax. La'table performing, as in a tomotherapy

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des aller et retour sur l'ensemble des aires lympho-ganglionnaires (champ abdomino-pelvienne).  back and forth on all lympho-ganglionic areas (abdominopelvic field).

5.5.3.3.3. - Irradiation du SEIN
La technique des rayons tangents à la paroi thoracique exposée ci-après prenant en compte les régions lymphoganglionnaire axillaires, sous-calviculaire et mammaire interne homolatérales n'est pas remise en cause par la présente invention. Les tubes rotatifs sont éteints en parmanence, lors de l'irradiation du sein et des aires lympho- ganglionnaires axillaires, mais pas lors de l'irradiation des aires mammaires internes les sources stationnaires sont orientées pour irradier par champs tangents et pas . nécessairement parallèles et opposés. La région d'interaction et l'isocentre sont ramenés vers les médiastin antérieur et le sternum, dans l'irradiation lymphoganglionnaire mammaire interne.
5.5.3.3.3. - Irradiation of the breast
The technique of thoracic wall tangent radii discussed below, taking into account the homilateral axillary, subcalvicular and mammary internal lymphoganglionic regions, is not in question by the present invention. The rotating tubes are permanently extinguished, during the irradiation of the breast and the axillary lympho-ganglionic areas, but not during the irradiation of the internal mammary areas the stationary sources are oriented to irradiate by tangent fields and not. necessarily parallel and opposite. The interaction region and the isocenter are returned to the anterior mediastinum and the sternum in internal mammary lymphoganglion irradiation.

Trouver une technique d'irradiation pour l'irradiation loco-régionale des patients atteints de cancer du sein qui, comparée à une technique standard, améliore la distri- . bution de la dose aux ganglions lymphatiques mammaires internes - supra-clavicu- laires médianes (1M-MS = Internai Mammary-Medial supraclavicular), comme, par exemple, la technique améliorée par C.W. Hurkmans et coll. (2000) est destinée à minimiser la dose poumon et de réduire la dose au c#ur ne peut se concevoir en dehors de la maîtrise des paramètres de motilité thoracique à laquelle s'est particu- . lièrement attaché la présente invention. La technique standard consiste en un champ antérieur IM-MS électron/photon mélangés. Dans la technique améliorée citée ci- dessus, un champ d'électrons oblique et un champ de photon oblique asymétrique sont combinés pour irradier les ganglions lymphatiques. Pour irradier les ganglions lymphatiques MS, une combinaison d'un champ d'électrons antérieur et un champ . de photon asymétrique antérieur est utilisée. Pour les deux le standard et la technique améliorée, les champs tangentiels de photon sont utilisés pour irradier le sein. La planification tridimensionnelle (3-D) de traitement a été réalisée pour 8 patients ayant diverses tailles de sein pour ces deux techniques. Des histogrammes dose-volume (DVHs) et les probabilités de complication du tissu normal (NTCPs = . Normal Tissue Complication Probabilities) ont été comparés pour les deux techni- ques. Les dimensions des champs et l'énergie de la technique standard ont été déter- minés par la simulation, tandis que pour la technique améliorée les champs furent conçus par le planification de traitement basée sur l'image scanographique dynamique.  Find an irradiation technique for loco-regional irradiation of breast cancer patients who, compared to a standard technique, improves distribution. dose adjustment to internal mammary lymph nodes - medial supraclavicular (1M-MS = Mammary-Medial supraclavicular interna), such as, for example, the improved technique by C. W. Hurkmans et al. (2000) is intended to minimize the lung dose and to reduce the dose to the heart can not be conceived outside the control of the parameters of thoracic motility to which has become particu- larly important. attached the present invention. The standard technique consists of an anterior field IM-MS electron / photon mixed. In the improved technique cited above, an oblique electron field and an asymmetric oblique photon field are combined to irradiate the lymph nodes. To irradiate the MS lymph nodes, a combination of anterior electron field and a field. anterior asymmetric photon is used. For both the standard and the improved technique, tangential photon fields are used to irradiate the breast. Three-dimensional (3-D) treatment planning was performed for 8 patients with varying breast sizes for both techniques. Dose-volume histograms (DVHs) and normal tissue complication probabilities (NTCPs = Normal Tissue Complication Probabilities) were compared for both techniques. The field dimensions and the energy of the standard technique were determined by the simulation, while for the improved technique the fields were designed by the dynamic CT image processing planning.

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La dose dans le volume cible de planification du sein fut essentiellement la même pour les deux techniques. Pour la technique améliorée, combinée à l'information de la localisation 3-D, une amélioration dans la couverture de la cible de planification aurait été observée. Le volume à l'intérieur de la surface d'isodose 95 % était respectivement estimé à 25 % (de 0 à 64 %) et à 74 % (de 43-90 %) en moyenne pour la technique standard et pour la technique améliorée. Le c#ur aurait généralement reçu moins de dose avec la technique améliorée. Cependant, une petite mais acceptable augmentation de dose pulmonaire est parfois retrouvée, tant il est vrai que ces estimations ne sont pas sans biais. Sinon, la technique améliorée, combinée à l'information de la localisation des ganglions lymphatiques IM-MS, améliore grandement la distribution de la dose dans le volume cible de planification pour un grand groupe de patients sans augmenter de façon significative la dose aux organes à risque. The dose in the breast planning target volume was essentially the same for both techniques. For the improved technique, combined with the 3-D location information, an improvement in coverage of the planning target would have been observed. The volume within the 95% isodose surface was estimated at 25% (0 to 64%) and 74% (43-90%), respectively, on average for the standard technique and the improved technique. The heart would have generally received less dose with the improved technique. However, a small but acceptable increase in pulmonary dose is sometimes found, so much so that these estimates are not unbiased. Otherwise, the improved technique, combined with IM-MS lymph node localization information, greatly improves the dose distribution in the planning target volume for a large group of patients without significantly increasing the dose to the organs. risk.

(C. W. Hurkmans, A.E. Saarnak, B. R. Pieters, J.H. Borger, and LA. Bruinvis : An improved technique for breast cancer irradiation including the locoregional lymph nodes. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2000 Jul 15 ; 47 (5) : 1421-9. ) et c'est dans ce sens qu'oeuvre résolument la présente invention pour améliorer encore plus le ratio thérapeutique, en maîtrisant les facteurs des biais, dont la motilité physiologique et la pratique à l'aveugle. (CW Hurkmans, AE Saarnak, BR Pieters, Borger JH, and LA Bruinvis: An improved technique for breast cancer irradiation including locoregional lymph nodes.) Int J Radiat Biol Onol Phys 2000 Jul 15; 47 (5): 1421-9. and it is in this sense that the present invention resolutely works to further improve the therapeutic ratio, by controlling the bias factors, including physiological motility and blind practice.

G. Baroni et coll. rapportent une validation technique et clinique d'un système de contrôle analytique en temps réel de la position du patient sur les unités de simulation et de traitement en radiothérapie, qui, dans une certaine mesure, applique le concept de guidance par l'image sur lequel s'appuie la présente invention, dans l'irradiation du sein et permet, si jamais on pouvait généraliser l'usage du système 4D d'un CT multi-couches polyconique très performant embarqué sur un appareil de Radiothérapie, tel que dans la présente invention, d'en saisir la portée exacte par cet exemple de la littérature. Le système de contrôle de positionnement utilise une technologie d'analyse de mouvement consistant en une composante optique (une paire de caméras TV) et une unité pour le traitement d'images en temps réel. Le système peut fournir des coordonnées tridimensionnelles (3-D) en temps réel (jusqu'à 100 fois en une seconde) d'une série des marqueurs passifs (petites hémisphères en plastique, 5 mm 0) positionné auparavant sur le patient et localisé à l'intérieur du champ de vue du système de caméras TV. La méthode pour le contrôle de qualité de positionnement est basée sur la comparaison analytique entre les positions du courant de la série des marqueurs placés sur la peau du patient et un modèle de référence correspondante, le dernier acquis à la fin de la procédure de simulation G. Baroni et al. report a technical and clinical validation of a real-time analytical control system of the patient's position on the radiotherapy simulation and treatment units, which to some extent applies the concept of image guidance on which relies on the present invention, in the irradiation of the breast and allows, if ever it could generalize the use of the 4D system of a high-performance polyconic multi-layer CT embedded on a radiotherapy apparatus, as in the present invention , to grasp the exact scope of this example of literature. The positioning control system uses motion analysis technology consisting of an optical component (a pair of TV cameras) and a unit for real-time image processing. The system can provide three-dimensional coordinates (3-D) in real time (up to 100 times in one second) of a series of passive markers (small plastic hemispheres, 5 mm 0) previously positioned on the patient and localized to inside the field of view of the TV camera system. The method for positioning quality control is based on the analytical comparison between the current positions of the series of markers placed on the patient's skin and a corresponding reference model, the last acquired at the end of the simulation procedure.

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ou à la première séance d'irradiation thérapeutique. Le système a été utilisé à la
Radiotherapy Division of the European Institute of Oncology pour le contrôle analytique de repositionnement chez trois patients soumis, après chirurgie conservatrice (quandrantectomie) du cancer du sein, à l'irradiation. Ceci montrait la faisabilité clinique de la technologie aussi bien que celle de la. méthode, et permettait de quantifier l'amélioration dans le positionnement du patient par rapport aux procédures de repositionnement courantes. En particulier, la possibilité d'évaluer les phases respiratoires du. patient permettait de mieux distinguer les différents facteurs (inexactitudes de repositionnement et mouvements cycliques et aléatoire du patient) contribuant aux erreurs de localisation globale. L'exploration 4-D multi-phases de la présente invention permet de pallier plus précisément encore à tous ces inconvénients, au moyen d'une estimation statistique très précise.
or at the first therapeutic irradiation session. The system was used at the
Radiotherapy Division of the European Institute of Oncology for the analytical control of repositioning in three patients undergoing, after conservative surgery (siblingectomy) breast cancer, irradiation. This showed the clinical feasibility of the technology as well as that of the. method, and quantified the improvement in patient positioning compared to the current repositioning procedures. In particular, the possibility of evaluating the respiratory phases of. Patient could better distinguish the different factors (repositioning inaccuracies and cyclical and random movements of the patient) contributing to global location errors. The multi-phase 4-D exploration of the present invention makes it possible to overcome all these disadvantages even more precisely by means of a very precise statistical estimation.

La méthode décrite ci-dessus diffère du système 4-D et est indépendante des paramètres géométriques d'irradiation et néanmoins permettrait en temps réel un . contrôle quantitatif efficient de la qualité de repositionnement spécifique et d'immobilité réelle du patient durant l'irradiation. Il faut retenir que l'amélioration de l'exactitude des méthodes conventionnelles de repositionnement basées sur le seul alignement laser superficiel montre une performance plausible de la procédure optique de centrage (avec déplacement 3-D < 5 mm) uniquement pour les marqueurs placés près des repères cutanés utilisés pour l'alignement laser. Dans le cas contraire, les marqueurs à l'intérieur du champ d'irradiation mais non directement contrôlés, au cours de la procédure de repositionnement, affichaient des erreurs de localisation > 5 mm ; celle-ci se produisait souvent à la faveur des inexactitudes en relation avec les mouvements respiratoires du patient exclus de l'analyse. De plus, '. l'évaluation quantitative des erreurs globales de localisation confirmait l'influence élevée des mouvements respiratoires sur la repétabilité et le maintien de la position, que seule peut en rendre compte une exploration physiologique, telle que la cinéscanographie. Dans le cas contraire, même les marqueurs qui ont été en moyenne bien repositionnés sortaient en étant significativement déplacés durant la délivrance de la dose de radiation. C'est dans cette optique de biais de visée qu'a été conçu la présente invention qui est une exploration physiologique et une irradiation thérapeutique image-guidée pour suivre au plus près et en fonction du temps toutes ces variabilités.  The method described above differs from the 4-D system and is independent of the geometric irradiation parameters and nevertheless would allow one in real time. efficient quantitative control of the specific repositioning quality and real immobility of the patient during the irradiation. It should be remembered that the improvement in the accuracy of conventional repositioning methods based on superficial laser alignment only shows a plausible performance of the optical centering procedure (with 3-D displacement <5 mm) only for markers placed near skin markers used for laser alignment. Otherwise, the markers inside the irradiation field but not directly controlled, during the repositioning procedure, displayed location errors> 5 mm; this often occurred in favor of inaccuracies in relation to the respiratory movements of the patient excluded from the analysis. Furthermore, '. the quantitative evaluation of global location errors confirmed the high influence of respiratory movements on repetition and position retention, which can only be accounted for by physiological exploration, such as cinecanography. In the opposite case, even markers that were averaged well repositioned would come out being significantly displaced during delivery of the radiation dose. It is in this context of aiming bias that the present invention has been devised which is a physiological exploration and an image-guided therapeutic irradiation to closely follow all these variabilities as a function of time.

Ces résultats confirment que l'analyse du mouvement basée sur les techniques opto- électroniques peuvent jouer un rôle, comme un moyen d'améliorer le  These results confirm that movement analysis based on optoelectronic techniques can play a role as a means of improving

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positionnement du patient et d'évaluer l'immobilité, crucial. Ainsi, le système permet de quantifier les erreurs de localisation du volume cible, qui permet d'adop- ter des contremesures convenables pour réduire les incertitudes, au cours de l'irradiation réelle. C'est une exigence cruciale, particulièrement lorsque la comple- xité de la géométrie de l'irradiation (radiothérapie conformationnelle) ou du type de rayonnement radiation (hadronthérapie) en appelle, à chaque séance réelle d'irradiation, à une application optimale du plan de traitement simulé.  patient positioning and assess immobility, crucial. Thus, the system makes it possible to quantify the target volume localization errors, which makes it possible to adopt suitable countermeasures to reduce the uncertainties, during the actual irradiation. This is a crucial requirement, especially when the complexity of the irradiation geometry (conformal radiotherapy) or the radiation radiation type (hadrontherapy) calls for optimal application of the plan at each actual irradiation session. simulated treatment.

# 1. - Importance du mouvement respiratoire dans l'irradiation du sein
Une étude des femmes volontaires bien portantes faite par H. Lu et coll. (2000) . suggérait que l'apnée en inspiration profonde pouvait réduire le volume cardiaque au niveau des porte d'entrée de traitement du cancer du sein gauche. La réduction du volume cardiaque irradié peut être importante en considérant la morbidité et la mortalité cardiaque tardives rapportées ainsi que l'utilisation fréquente coexistante de la chimiothérapie potentiellement cardiotoxique chez les patients atteints du can- . cer du sein. Dans cette étude (H. M. Lu, E. Cash, M. H. Chen, L. Chin, W.J.
# 1. - Importance of respiratory motion in breast irradiation
A study of healthy volunteer women by H. Lu et al. (2000). suggested that deep breath-free apnea could reduce heart rate at the entry level of left breast cancer treatment. The reduction in irradiated cardiac volume may be important in considering late morbidity and late cardiac mortality as well as the frequent coexisting use of potentially cardiotoxic chemotherapy in can patients. breast. In this study (HM Lu, Cash E., Chen MH, Chin L., WJ

Manning, J. Harris, and B. Bomstein :Réduction of cardiac volume in left-breast treatment fields by respiratory maneuvers : CT study. Int J Radiat Oncol Biol Phys
2000 Jul ; 47 [4] :895-904.) a été évalué le volume du c#ur dans les champs et, de ce fait, le bénéfice véritable de cette man#uvre respiratoire chez les patients atteints 1. de cancer du sein ayant subi une simulation CT. Quinze patients (moyenne d'âge 53 ans) ont été étudiés. Pour chaque patient, les coupes scanographiques ont été réalisées, lorsque le patient respirait normalement (respiration calme) et lorsque le patient retenait la respiration après une inspiration profonde. Des champs tangentiels ont été planifiés pour larespiration normale et les configurations d'apnée en utilisant !. les mêmes rebords médian, latéral, supérieur, et inférieur sur la peau. Les volumes cardiaque et pulmonaire gauche à l'intérieur des champs tangentiels ont été calculés pour les deux configurations respiratoires. Une série de coupes multiples ont été réalisées en configuration d'apnée pour fournir une délinéation plus exacte du tissu cardiaque et pour étudier la reproductibilité de la position du patient entre différents '. cycles d'inspirations profondes. C'est ce que réalise parfaitement avec moins de gymnastique pour la patiente l'exploration physiologique multiphasique ou le cinescanographie 4-D, en vue de la radioscanométrie.
Manning, J. Harris, and B. Bomstein: Reduction of Cardiac Volume in Left-Breast Treatment Fields by Respiratory Maneuvers: CT study. Int J Radiat Oncol Biol Phys
2000 Jul; 47 [4]: 895-904.) Was evaluated the volume of the heart in the fields and, as a result, the true benefit of this respiratory maneuver in patients with breast cancer who had undergone CT simulation. Fifteen patients (mean age 53 years) were studied. For each patient, CT sections were taken, when the patient was breathing normally (calm breathing) and when the patient held the breath after a deep breath. Tangential fields have been planned for normal breathing and apnea configurations using. the same medial, lateral, superior, and inferior edges on the skin. The left heart and lung volumes within the tangential fields were calculated for both respiratory configurations. A series of multiple sections were made in apnea configuration to provide more accurate delineation of cardiac tissue and to study the reproducibility of the patient's position between different patients. deep cycles of inspiration. This is perfectly achieved with less gymnastics for the patient multiphasic physiological exploration or 4-D cinescanography, for radioscanometry.

Aucune des patientes n'éprouvait, semble-t-il, de difficulté à retenir sa respiration pendant 20 s. Le volume cardiaque dans le champ a été réduit (- 86 ~ 24 % ; p <
0,001), lorsque les patients retenaient leur souffle, après une profonde inspiration
None of the patients reported difficulty in holding their breath for 20 seconds. Heart volume in the field was reduced (-86 ~ 24%;
0.001), when the patients held their breath, after a deep breath

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comparé à lorsqu'il respiraient normalement. Pour 7 patients (47 %), l'inspiration profonde déplaçait complètement le c#ur en dehors des champs de radiation. L'expansion du tissu pulmonaire du à l'inspiration profonde augmentait également le volume pulmonaire absolu dans les champs tangentiels (183 cm3vs 97 cm3, p <
0,001). La résolution de cette question est liée dans la présente invention au synchronisme respiratoire image-guidée. Au total, le volume fractionnel du poumon gauche dans le champ était cependant essentiellement inchangés. Pour tous sauf 1 patient, la différence maximum entre les contours externes du corps à partir des cycles différents d'apnée était de 5 mm et avaient lieu en vue latérale du sein. En vue médiane, comme indiqué par la position du marqueur de la ligne médiane, les variations étaient bien à l'intérieur de la tolérance couramment acceptée pour la mise en place, au cours du traitement tangentiel, du patient. Tout ceci gagnerait aujourd'hui à être tout simplement fait en cinéscanographie. L'apnée de l'inspiration profonde réduit substantiellement le volume cardiaque dans les champs . tangentiels pour le traitement du cancer du sein latéralisé à gauche. La variation entre les positions du patient aux différents cycles de l'apnée s'est révélé être raisonnablement petite. Donc, il semble du domaine du réalisable que de réduire la radiation cardiaque en traitant les patients avec des minifractions intra-traitement durant 10-15 s pendant que les patients retenaient leur souffle. Ceci est tout-à-fait . possible en synchronisme respiratoire, voire même cardiorespiratoire prévu dans la présente invention.
compared to when he was breathing normally. For 7 patients (47%), deep inspiration completely shifted the heart out of the radiation fields. Expansion of pulmonary tissue due to deep inspiration also increased absolute lung volume in tangential fields (183 cm3vs 97 cm3, p <
0.001). The resolution of this question is related in the present invention to image-guided respiratory synchronism. Overall, however, the fractional volume of the left lung in the field was essentially unchanged. For all but 1 patient, the maximum difference between the external body contours from different apnea cycles was 5 mm and took place in lateral view of the breast. In median view, as indicated by the position of the midline marker, the variations were well within the commonly accepted tolerance for placement, during the tangential treatment, of the patient. All this today would be worth doing in cinecanography. Apnea of deep inspiration substantially reduces the heart volume in the fields. tangential for the treatment of left lateral breast cancer. The variation between the patient's positions at different cycles of apnea has been shown to be reasonably small. Therefore, it seems feasible to reduce cardiac radiation by treating patients with intra-treatment minifractions for 10-15 sec while patients hold their breath. This is entirely. possible in respiratory synchronism, or even cardiorespiratory provided in the present invention.

2. - Importance de l'Exactitude de l'alignement des faisceaux dans l'irradiation du sein
Avec l'augmentation de la thérapie conservatrice du sein pour le cancer de premier . stade, l'irradiation tangentielle du sein est une des techniques de traitement la plus importante en radiothérapie moderne. Le but de l'irradiation tangentielle est de délivrer une dose de radiation homogène à la glande mammaire entière, avec une sauvegarde optimale des tissus normaux, en particulier du poumon. Un facteur qui influence l'homogénéité de la dose et le volume de traitement est l'exactitude de la mise en place du traitement. Des petites déviations dans le positionnement du patient eu égard à la mise en place du faisceau pourrait avoir un impact relativement important sur le volume de traitement, spécialement la quantité de tissu pulmonaire irradié (inutilement, voire l'hétérogénéité de dose introduite dans les tissus mammaires, dans la mesure où la visée se situe plus ou moins ailleurs, Cette dose manquera inexorablement au tissu tumoral en fin de course). Par conséquent, il est
2. - Importance of Accuracy of Beam Alignment in Breast Irradiation
With the increase of conservative breast therapy for cancer first. Stage, tangential breast irradiation is one of the most important treatment techniques in modern radiotherapy. The goal of tangential irradiation is to deliver a homogeneous dose of radiation to the entire mammary gland, with optimal safeguarding of normal tissues, particularly the lung. A factor that influences the homogeneity of the dose and the volume of treatment is the accuracy of the implementation of the treatment. Small deviations in patient positioning with respect to beam placement could have a relatively large impact on the volume of treatment, especially the amount of irradiated lung tissue (unnecessarily or even dose heterogeneity introduced into the breast tissue , to the extent that the aim is located more or less elsewhere, This dose will inevitably miss the tumor tissue at the end of the race). Therefore, it is

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important de contrôler la mise en place et d'en maîtriser -tous les paramètres, au cours d'une radiothérapie (R.W. Byhardt el al, 1978 ; M. Kirby et P. Williams,
1991 ; M. J. Richards et D. A. Buchler, 1977). Et l'on a accordé un certain rôle à l'évaluation par le cliché portique, qui joue un rôle important en détectant le posi- tionnement inadéquat du. patient ou d'autres erreurs géométriques, qui pourraient survenir durant le traitement (B. Kihlen et B. Ruden, 1989 ; I. Rabinowitz et al,
1985), à plus forte raison au concept de thérapie image-guidée. Des études de dosimétrie in vivo ont été conduites pour tester la validité des procédures de calcul de la dose dans la situation réelle de traitement (R. Boellaard et al, 1998). Des varia- ). lions de la mise en place durant le traitement puisque plusieurs études ont démontré que le mouvement durant une fraction de radiothérapie ne joue pas un rôle majeur (A. Fein et al, 1996 ; C. Westbrook et al, 1991 cités par 0. Pradier et al, 1999). Ceci faute de l'avoir jamais évalué comme le montre la figure la par manque d'outil adéquat.
It is important to control the placement and to control all parameters during radiotherapy (RW Byhardt el al, 1978, Kirby and Williams,
1991; MJ Richards and DA Buchler, 1977). And a certain role has been given to evaluation by the gantry cliché, which plays an important role in detecting the inadequate posi- tioning of the. patient or other geometric errors that may occur during treatment (B. Kihlen and B. Ruden, 1989, I. Rabinowitz et al,
1985), let alone the concept of image-guided therapy. In vivo dosimetry studies were conducted to test the validity of the dose calculation procedures in the actual treatment situation (R. Boellaard et al, 1998). Variations). Many studies have shown that movement during a fraction of radiotherapy does not play a major role (A. Fein et al., 1996, C. Westbrook et al, 1991 cited by 0. Pradier et al. al, 1999). This failure to have never evaluated as shown in Figure la for lack of adequate tool.

3. Patients et technique de traitement
30 patients consécutifs atteints de cancer du sein ont été inclus dans cette étude.
3. Patients and treatment technique
30 consecutive patients with breast cancer were included in this study.

Tous les patients atteints d'une tumeur de stade entre T1N0 et T2N2 ont été irradiés après tumorectomie et curage axillaire. Toutes ces tumeurs étaient des adénocarcinomes à l'histologie. Les patients ont été traités en utilisant les champs ). tangentiels médians et latéraux, avec une technique isocentrique. La planification conventionnelle a été utilisée mais la scanographie CT fut employée pour apprécier le volume pulmonaire. Le plan ne pouvait pas être généré sur une seule coupe CT en raison de la différence de la position du bras entre la simulation et l'examen scanographique. Une rotation du collimateur fut introduite pour réduire le volume 5. pulmonaire. Des filtres compensants ont été utilisés pour éviter les inhomogénéités de la distribution de la dose inhérente à la morphologie irrégulière du sein. Les patients ont été traités à l'accélérateur linéaire, Saturne 43 (rayons X de 6 MV). Ils étaient positionnés avec un support de bras, en abduction de 90-110 . Une dose totale de 45 Gy, en fractions de 1,8 Gy a été délivrée. Une surimpression de 15 Gy a ). été appliquée avec les faisceaux d'électrons ou la curiethérapie. Les faisceaux laser sagittal et latéral ont été utilisés pour positionner les champs. Les clichés de simulation ont été pris et les clichés portaux de localisation ont été quotidiennement exposés dans l'objectif de vérifier la précision du traitement. La méthode de mesure employée par O. Pradier et coll. (1999) était dérivée du travail de van Tienhoven et 5. coll.(1991). Cinq mesures linéaires ont été prises pour chaque simulation et cliché  All patients with stage tumors between T1N0 and T2N2 were irradiated after lumpectomy and axillary dissection. All these tumors were adenocarcinomas on histology. Patients were treated using the fields). medial and lateral tangential, with an isocentric technique. Conventional planning was used but CT CT was used to assess lung volume. The plan could not be generated on a single CT cut because of the difference in arm position between the simulation and the CT scan. A rotation of the collimator was introduced to reduce the pulmonary volume. Compensating filters were used to avoid inhomogeneities in the dose distribution inherent in the irregular morphology of the breast. Patients were treated with the linear accelerator, Saturn 43 (6 MV X-rays). They were positioned with an arm support, in abduction of 90-110. A total dose of 45 Gy, in fractions of 1.8 Gy was delivered. An overprint of 15 Gy a). applied with electron beams or brachytherapy. The sagittal and lateral laser beams were used to position the fields. Simulation snapshots were taken and localization snapshots were daily exposed in order to verify the accuracy of the treatment. The measurement method used by O. Pradier et al. (1999) was derived from the work of van Tienhoven et al (1991). Five linear measurements were taken for each simulation and snapshot

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de vérification.  of verification.

Dans cette dernière, la distance centrale du poumon (CLD central lung distance) représente la distance du bord du faisceau dorsomédian à la paroi thoracique interne dans le plan central du faisceau. La distance pulmonaire crâniale (CrLD = Cranial lung distance) représente la distance du bord du faisceau dorsomédian à la paroi thoracique interne dans le plan du faisceau à 4 cm au-dessus du plan central. Cette valeur de 4 cm est fixée et mesurée pour chaque porte d'entrée. Le bord du faisceau central à la distance de la peau (CBESD = central beam edge to skin distance) est, dans le plan central du faisceau. la distance de la peau au bord du faisceau ventrola- . téral. La largeur centrale irradiée (CIW = Central irradiated width) est définie comme la distance du bord dorsomédian du faisceau à la peau. La distance crânio- caudale (CCD = çranioçaudal distance) est définie comme la distance d'un repère particulier à la périphérie caudale du champ. Tout ceci semble très fastidieux à mettre en route.  In the latter, the central lung distance (CLD) represents the distance from the edge of the dorsomedian beam to the inner chest wall in the central plane of the beam. Cranial lung distance (CrLD = Cranial lung distance) represents the distance from the edge of the dorsomedian beam to the inner chest wall in the plane of the beam at 4 cm above the central plane. This value of 4 cm is fixed and measured for each entrance door. The edge of the central beam at the distance of the skin (CBESD = central beam edge to skin distance) is in the central plane of the beam. the distance from the skin to the edge of the ventrola-beam. Teral. The central irradiated width (CIW = Central irradiated width) is defined as the distance from the dorsomedian edge of the beam to the skin. The cranio-caudal distance (CCD = short distance) is defined as the distance from a particular landmark to the caudal periphery of the field. All this seems very tedious to start.

. Déterminer l'exactitude du positionnement du patient en radiothérapie du cancer du sein n'est pas dans ces conditions une sine cure, Pour ce faire des images portiques ont été obtenues en utilisant un système rapide d'imagerie électronique de mégavol- tage dans 30 cas de cancer du sein. L'analyse quantitative de 530 images portiques de mégavoltage et la comparaison avec 30 clichés digitalisées de simulation a été . réalisée. Cinq mesures linéaires proposées par O. Pradier et coll (1999) ont été prises pour chaque cliché de simulation et de vérification. La distance centrale du poumon (CLD = Central Lung distance) représente, dans le plan central du faisceau, la distance du bord dorsomédial du faisceau à la paroi thoracique interne. La distance pulmonaire crâniale (CrLD = Cranial lung distance) est, dans le plan du faisceau à 4 cm du plan central, la distance du bord dorsomédial du faisceau à la paroi thoracique interne. La distance du bord central du faisceau à la peau (CBESD = Central beam edge to skin distance) est, dans le plan central du faisceau, la distan- ce de la peau au bord ventrolateral du faisceau. La largeur centrale irradiée (CIW =
Central irradiated width) est définie comme la distance du bord dorsomédial du . faisceau à la peau. La distance crânio-caudale (CCD = craniocaudal distance) est enfin définie comme la distance à partir d'un repère particulier au bord caudal du champ. En ce qui concerne la position du patient dans le champ, les déviations standards moyennes de la différence entre les images de simulation et de traitement étaient estimées à 3,9 mm pour le CLD ; à 3,2 mm à + 4 cm ; à 3,6 mm pour le CIW ; à 3,3 mm pour le CBESD ; à 3,8 mm pour le CCD. Dans 90 % des erreurs
. Determining the accuracy of the patient's position in radiotherapy of breast cancer is not, in these conditions, a cure. To do this, portal images were obtained by using a rapid electronic imaging system of megavoltage in 30 cases. of breast cancer. The quantitative analysis of 530 gantry megavoltage images and the comparison with 30 digitized simulation snapshots was. performed. Five linear measurements proposed by O. Pradier et al (1999) were taken for each simulation and verification snapshot. The central distance from the lung (CLD = Central Lung distance) represents, in the central plane of the beam, the distance from the dorsomedial edge of the beam to the inner chest wall. The cranial lung distance (CrLD = Cranial lung distance) is, in the plane of the beam at 4 cm from the central plane, the distance from the dorsomedial edge of the beam to the inner chest wall. The distance from the central beam edge to the skin (CBESD) is, in the central plane of the beam, the distance from the skin to the ventrolateral edge of the beam. The irradiated central width (CIW =
Central irradiated width) is defined as the distance from the dorsomedial edge of the. beam to the skin. The cranio-caudal distance (CCD = craniocaudal distance) is finally defined as the distance from a particular reference point to the caudal edge of the field. With regard to the patient's position in the field, the average standard deviations of the difference between the simulation and treatment images were estimated at 3.9 mm for the CLD; at 3.2 mm to + 4 cm; 3.6 mm for the CIW; 3.3 mm for the CBESD; at 3.8 mm for the CCD. In 90% of errors

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de toutes les mises en place pour le traitement étaient jugées inférieures à 1 cm. La variation du CLD était considérée comme l'erreur la plus grande de la mise en place.  of all set-ups for treatment were found to be less than 1 cm. Variation in CLD was considered the greatest error of implementation.

Ce dernier paramètre semble être cliniquement le plus significatif. Au total la délivrance de traitement future devrait être améliorée, en introduisant des appareils de positionnement du patient tel que les coquilles thermoplastiques, L'appareil d'imagerie portique électronique (EPID) semble être un outil adéquate pour étudier la précision des mises en place de traitement comme celle-ci. Il y a comme une grande part d'arbitraire dans toutes ces considérations, L'irradiation du sein joue un rôle important dans le traitement du cancer du sein après la chirurgie, il est donc urgent à adapter la technique et la technologie à cette attente. Les inhomogénéités de dose qui résulte en surdosage à certaines régions pouvant survenir dans le sein et des sous-dosage dans d'autres régions puisque la mise en place du traitement diffère de celle prescrite dans le plan de traitement (J. This last parameter seems to be clinically the most significant. In total the delivery of future treatment should be improved by introducing patient positioning devices such as thermoplastic shells. The Electronic Portal Imaging Device (EPID) seems to be an adequate tool to study the accuracy of the placement of treatment like this. There is a great deal of arbitrariness in all these considerations. Breast irradiation plays an important role in the treatment of breast cancer after surgery, so it is urgent to adapt technique and technology to this expectation. The dose inhomogeneities that result in overdose to certain areas that may occur in the breast and underdosing in other areas since the implementation of the treatment differs from that prescribed in the treatment plan (J.

Das et al, 1993 ; J. R. Gray et al, 1991). Il a été démontré que l'effet cosmétique doit être plus vraisemblablement pauvre et la fibrose pulmonaire est plus fréquemment observée chez des grands patients (J.R. Gray et al, 1991). Ceci peut être causé par une inhomogénéité plus grande de la dose (L. M. Chin et al, 1989) dans le tissu mammaire et un volume pulmonaire irradié plus large (O. Pradier et al, 1999). Il faut donc plus de délicatesse que ce qui est aujourd'hui admise. Si le site irradié est bien immobilisé, nous pouvons observer une très bonne exactitude du traitement, le meilleur exemple étant l'immobilisation de la tête et du cou avec les appareils de contention, Orfit. Hess et coll.(1995) ont rapporté une erreur moindre que 5 mm pour plus de 80 % des champs. Des résultats comparables ont été observés pour l'irradiation du cerveau et des méninges crâniennes, lorsque la tête était immobilisée avec un appareil de contention Orfit (R.D. Kortmann et al, 1995, cité par O. Pradier et al, 1999), mais les répères instantanées manquent à ces différentes mesures. Das et al, 1993; J.R. Gray et al., 1991). The cosmetic effect has been shown to be more likely to be poor and pulmonary fibrosis is more frequently observed in older patients (J.R. Gray et al, 1991). This may be caused by greater inhomogeneity of the dose (L. M. Chin et al, 1989) in the breast tissue and a larger irradiated lung volume (O. Pradier et al, 1999). It is therefore necessary more delicacy than what is admitted today. If the irradiated site is well immobilized, we can observe a very good accuracy of the treatment, the best example being the immobilization of the head and the neck with the devices of compression, Orfit. Hess et al (1995) reported an error of less than 5 mm for more than 80% of fields. Comparable results were observed for irradiation of the brain and cranial meninges, when the head was immobilized with an Orfit compression device (RD Kortmann et al, 1995, cited by O. Pradier et al, 1999), but the repeats snapshots are missing at these different measures.

Dans le travail courant, les erreurs de placement du champ ont été quantitativement évaluées pour un grand groupe homogène des patients recevant un traitement standardisé. L'exactitude de l'alignement du champ était analysé séparément, jour après jour, pour la transmission du simulateur vers la machine de traitement et les variations au cours de l'évolution du traitement. La distribution de la fréquence cumulative de nos données montrait que dans 90 % des cas les erreurs de mise en place ont été inférieures à 1 cm. Les différences moyennes, la déviation standard moyenne et la déviation maximum ont été analysées et comparées aux résultats des autres études (tableau 3). La valeur moyenne de la différence entre la simulation et In routine work, field placement errors were quantitatively evaluated for a large homogeneous group of patients receiving standardized treatment. The accuracy of the field alignment was analyzed separately, day after day, for the transmission of the simulator to the treatment machine and the variations during the evolution of the treatment. The distribution of the cumulative frequency of our data showed that in 90% of the cases the errors of setting up were lower than 1 cm. Mean differences, mean standard deviation, and maximum deviation were analyzed and compared to results from other studies (Table 3). The average value of the difference between simulation and

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les clichés portaux quotidiens est de 1,88 mm pour le CLD avec une déviation standard de 3,95. La différence moyenne est de - 1,94 et - 0,63 pour les paramètres
CBESD et le CCD (tableau 2). Les déviations standards sont respectivement de 3,31 et 3,8. Pour le paramètre CIW, la déviation de nos résultats est moindre que celle de
C.L. Creutzberg et coll.(1993) ou de A. Lirette et çoll,(1995).
the daily port images are 1.88 mm for the CLD with a standard deviation of 3.95. The average difference is - 1.94 and - 0.63 for the parameters
CBESD and CCD (Table 2). The standard deviations are 3.31 and 3.8, respectively. For the CIW parameter, the deviation of our results is less than that of
CL Creutzberg et al (1993) or A. Lirette et al., (1995).

Les erreurs de transfert inhérentes à la mise en place basées sur les données de la scanographie CT et de la simulation peuvent affecter considérablement l'exactitude globale du traitement, comme le montre la figure la. L'exactitude des alignements des champs est influencée par divers facteurs tels que l'immobilisation du patient ou . l'organe traité, qu'il s'agit d'évaluer exactement à l'aide d'un outil approprié. Ceci, dans la mesure où le sein est un organe mobile, et même quand l'isocentre est marqué sur la peau du sein, ce dernier est régulièrement soulevé par l'ampliance respiratoire de la paroi thoracique. La mobilité du sein pourrait influencer l'exac- titude de la mise en place de la radiothérapie. A ce propos une étude prospective a . été entreprise par O. Pradier et coll. (il n'y a nullement besoin d'une étude pour le comprendre) pour mesurer l'exactitude de positionnement du champs dans leur établissement. Les désaccords dans la mise en place y sont jugés légèrement plus élevés que ceux décrits par G. van Thienhoven et coll. (1991) ou A. Lirette et coll.(1995). La subjectivité est ici de rigueur. Les désaccords inter-fractions y étaient . inférieurs à la différence entre la simulation et les clichés portaux quotidiens.  Transfer errors inherent in implementation based on CT scan data and simulation can significantly affect the overall accuracy of the treatment, as shown in Figure la. The accuracy of the field alignments is influenced by various factors such as immobilization of the patient or. the treated organ, which must be evaluated exactly with the help of an appropriate tool. This is because the breast is a movable organ, and even when the isocenter is marked on the breast skin, the breast is regularly lifted by the respiratory amplitude of the chest wall. Breast mobility could influence the accuracy of the implementation of radiotherapy. In this connection a prospective study a. was undertaken by O. Pradier et al. (there is no need for a study to understand it) to measure the accuracy of field positioning in their establishment. Disagreements in setting up are considered slightly higher than those described by G. van Thienhoven et al. (1991) or A. Lirette et al (1995). Subjectivity is here of rigor. Inter-fractional disagreements were there. less than the difference between simulation and daily port pictures.

Malgré tout, la seconde découverte importante dans l'étude de O. Pradier et coll. (1999) était que le CLD, représentant le volume du poumon irradié, montrait un degré plus élevé de variabilité. Ce déplacement est, puisque le volume du tissu pulmonaire irradié est corrélé à la pneumonie radique fait de façon particulière, . selon S. L. Kwa et coll. (1998). Les raisons en faveur des déplacements du champ en radiothérapie conservatrice pourrait être soit le positionnement instable de la patiente soit la difficulté de marquer l'isocentre sur le sein. Les deux problèmes pourraient être abordés en créant un appareil de fixation du sein, comme proposé par
C.L. Creutzberg et coll.(1993). Les patientes n'étaient pas immobilisées avec un . cache hemicorporel modifié (cradle hemibody customized) de variation, une variation du CLD de 3-5 mm dans 26 %, 5-10 mm dans 25 %, et > 10 mm dans 6 %.
Nevertheless, the second important discovery in the study of O. Pradier et al. (1999) was that CLD, representing the volume of the irradiated lung, showed a greater degree of variability. This displacement is, since the volume of the irradiated pulmonary tissue is correlated with radicular pneumonia done in a particular way. according to SL Kwa et al. (1998). The reasons for moving the field in conservative radiotherapy could be either the unstable positioning of the patient or the difficulty of marking the isocenter on the breast. Both problems could be addressed by creating a breast fixation device, as proposed by
CL Creutzberg et al (1993). Patients were not immobilized with one. modified hemicorporeal cache (cradle hemibody customized) variation, a CLD variation of 3-5 mm in 26%, 5-10 mm in 25%, and> 10 mm in 6%.

Les résultats très pauvres, obtenus comparé pour la même localisation de traitement à l'étude avec la variation du CLD étant au cours de l'étalement du traitement de radiothérapie de 5 mm dans 35 %, 5-10 mm dans 25 %, et > 10 mm dans 10 %. Les données de O. Pradier et coll. (1999) sont en accord avec les observations rapportées  The very poor results, obtained compared for the same treatment location under study with the variation of CLD being during the spread of radiotherapy treatment of 5 mm in 35%, 5-10 mm in 25%, and> 10 mm in 10%. The data of O. Pradier et al. (1999) agree with the reported observations

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antérieurement. La variation la plus élevée de la mise en place du traitement avait lieu à la transmission du simulateur vers l'accélérateur. Subséquemment, des variations durant la délivrance du traitement ont été plus faibles. La variation de la distance pulmonaire centrale était la plus grande erreur de la mise en place. Ce paramètres est considéré comme cliniqu.ement le plus significatif. La délivrance future du traitement devra être améliorée en introduisant des appareils de positionnement du patient tels que les appareils de contention thermoplastique en vue de garder la reproductibilité du. positionnement. (Derrière un tel dispositif il peut encore y avoir recul du volume par fonte musculaire ou expansion par gain de poids.  previously. The highest variation in treatment implementation occurred with transmission from the simulator to the accelerator. Subsequently, variations during treatment delivery were lower. The change in central lung distance was the biggest mistake of placement. This parameter is considered clinically the most significant. The future delivery of treatment will need to be improved by introducing patient positioning devices such as thermoplastic restraints to maintain the reproducibility of the patient. positioning. (Behind such a device there may still be a decline in volume by muscle wasting or expansion by weight gain.

. La question ne peut donc pas être définitivement clos de cette façon-là). . The question can not be definitively closed in this way).

# 5.5. 3.3. 4. - Irradiation de la Prostate
L'objectif de la présente invention est d'irradier quelle que soit la localisation dans des conditions proches de l'irradiation interstitielle des implats locaux sans les inconvénients de ces derniers, à savoir les débits de dose non uniforme sont inévita- . blés dans les traitements prostatiques impliquant, comme cela se fait dans l'art, des sources internes ;débits provenant, selon M.A, Ebert et S.F. Zavgorodni (Modeling dose response in the présence of spatial variations in dose rate. Med Phys 2000 Feb ;
27 [2] : 393-400. ) des effets du déséquilibre électronique aussi bien que de la non uniformité de la distribution de l'activité, L Dans le but d'évaluer, en utilisant chez des patients subissant la radiothérapie pour le carcinome de la prostate l'imagerie portique électronique, l'exactitude des mises en place quotidiennes. J.A. Stryker et coll. (1999) ont utilisé une chambre à ion liquide pour évaluer l'exactitude des mises en place chez 25 patients consécutifs subissant une évolution de 6 semaines de radiothérapie de la prostate. Des images électroniques (EPIs) ont été collectées, au cours des 33 traitements à chacun des quatre portes d'entrée. Les positions des structures anatomiques sur les EPIs ont été comparées avec les mêmes structures observées sur les radiographies digitalement reconstruites (DRRs) faites après la simulation scanographique (CT) avant de commencer la radiothérapie. Les déplacements des EPIs comparés aux DRRs ont été i. calculés par ordinateur en millimètres dans les directions latérales, longitudinales et rotationnelles pour chaque porte d'entrée. 11 patients avaient des portes d'entrée déplacées à cause des désaccords entre les EPIs et les DRRs ; nécessitaient des déplacements dans les cinq premiers traitements pour corriger les erreurs systématiques (simulateur). Dans les directions droite-gauche et antéro-postérieur, environ 95 % des EPIs étaient à l'intérieur d'un intervalle de 5 mm de la position du
# 5.5. 3.3. 4. - Irradiation of the Prostate
The object of the present invention is to irradiate irrespective of the localization under conditions close to the interstitial irradiation of local implants without the disadvantages of the latter, ie nonuniform dose rates are inevitable. Prostate treatments involving, as is done in the art, internal sources, flow rates from, according to MA, Ebert and SF Zavgorodni (Med Phys 2000 Feb;
27 [2]: 393-400. ) effects of electronic imbalance as well as nonuniformity of activity distribution, L For the purpose of evaluating, using in patients undergoing radiotherapy for prostate carcinoma electronic portal imaging, l accuracy of daily setups. JA Stryker et al. (1999) used a liquid ion chamber to evaluate the accuracy of placement in 25 consecutive patients undergoing a 6-week course of prostate radiotherapy. Electronic images (EPIs) were collected during the 33 treatments at each of the four gateways. The positions of the anatomical structures on the EPIs were compared with the same structures observed on the digitally reconstructed radiographs (DRRs) made after the CT simulation before starting the radiotherapy. Displacements of the EPIs compared to the DRRs were i. calculated by computer in millimeters in the lateral, longitudinal and rotational directions for each entrance door. 11 patients had displaced entrance doors because of disagreements between PPEs and DRRs; required displacements in the first five treatments to correct systematic errors (simulator). In the right-left and anteroposterior directions, approximately 95% of the EPIs were within 5 mm of the position of the

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port simulé. Dans la direction supéro-inférieure, 98 % des portes d'entrée étaient dans l'intervalle de 5 mm de la position de la porte simulée. Deux patients avaient des erreurs dans le plan rotationnel sur les portes d'entrée latérales (respectivement 8 degrés et 10 degrés). Il en a été conclu que l'imagerie électronique quotidienne serait une technique effective pour évaluer l'exactitude des mises en place, en radiothérapie de la prostate (J.A. Stryker, J. Shafer, and R.E. Beatty : Assessment of accuracy of daily installations in prostate radiotherapy using electronic imaging. Br J Radiol 1999 Jun ; 72 (858) : 579-83. ).  simulated port. In the super-inferior direction, 98% of the entrance doors were within 5 mm of the position of the simulated door. Two patients had errors in the rotational plane on the lateral entrance doors (respectively 8 degrees and 10 degrees). It was concluded that daily electronic imaging would be an effective technique for evaluating the accuracy of the set-up, in prostate radiotherapy (JA Stryker, J. Shafer, and RE Beatty: Assessment of the accuracy of daily facilities in prostate radiotherapy using electronic imaging, Br J Radiol 1999 Jun; 72 (858): 579-83.).

Par ailleurs, un système mobile de ciblage transabdominal (BAT) basé sur l'ultrasonographie a été développé qui peut localiser de manière stéréotaxique la position de la prostate chaque jour de traitement et intégrer directement cette information dans le système de planification de traitement. La vérification quotidienne de la cible facilite une réduction marquée des marges de planification de traitement en corrigeant le mouvement d'organe potentiel et les erreurs de mise en place. Des études préliminaires ont été réalisées pour établir la précision de la localisation ultrasonore. In addition, a transabdominal mobile targeting system (BAT) based on ultrasonography has been developed that can stereotactically locate the position of the prostate every day of treatment and directly integrate this information into the treatment planning system. Daily target verification facilitates a marked reduction in treatment planning margins by correcting for potential organ movement and placement errors. Preliminary studies have been performed to establish the accuracy of ultrasound localization.

Ce rapport quantifie l'ampleur des paramètres de déplacement de l'isocentre du patient pris en compte au cours de la mise en oeuvre clinique de ce système (J. This report quantifies the magnitude of the patient's isocenter displacement parameters taken into account during the clinical implementation of this system (J.

Lattanzi, S. McNeeley, S. Donnelly, E. Palacio, A. Hanlon, T. E. Schultheiss, G.E. Lattanzi, S. McNeeley, S. Donnelly, E. Palacio, A. Hanlon, T. E. Schultheiss, G.E.

Hanks : Ultrasound-based stereotactic guidance in prostate cancer- quantification of organ motion and installation errors in external beam radiation therapy.). Hanks: Ultrasound-based stereotactic guidance in prostate cancer- quantification of organ motion and facility errors in external beam radiation therapy.

L'uréthrographie rétrograde est communément utilisée pour définir l'apex de la prostate à la simulation. L'étude de S. Malone (2000) a évalué l'hypothèse que l'uréthrographie provoque le déplacement de la prostate, résultant en une erreur dans le planification de traitement. Quarante-cinq patients atteints de carcinome de la prostate ont évalués. Des grains d'or ont été placés dans l'apex, la paroi postérieure, et la base de la glande. Dans les 20 premiers patients, la position de l'apex définie par des grains a été comparée à la simulation (avec uréthrogramme) et au Jour 1 du traitement ( sans uréthrogramme). Dans la seconde cohorte de 25 patients, les effets d'uréthrographie sur la position de la prostate ont été évalués directement à la simulation en comparant la position de l'apex pré- et post-uréthrographie. Une analyse a été réalisée pour estimer l'impact possible du mouvement de la prostate uréthrogramme-induit sur le couverture de la cible. Le déplacement (displacement) supérieur moyen dans la première et la seconde cohorte était respectivement de 5,2 mm et 6,8 mm (combiné au shift moyen de 6,1 mm. Avec une marge de champ de 10 mm en dessous de la pointe du cône de l'uréthrogramme, 56 % des patients dans Retrograde urethrogram is commonly used to define the apex of the prostate during simulation. The study by S. Malone (2000) evaluated the hypothesis that urethrography causes displacement of the prostate, resulting in an error in treatment planning. Forty-five patients with carcinoma of the prostate evaluated. Gold grains were placed in the apex, posterior wall, and base of the gland. In the first 20 patients, the position of the grain-defined apex was compared to the simulation (with urethrogram) and Day 1 of treatment (without uregrogram). In the second cohort of 25 patients, the effects of urethrogram on the prostate position were evaluated directly at the simulation by comparing the position of the pre- and post-urethrogram apex. An analysis was performed to estimate the possible impact of urethrogram-induced prostate movement on target coverage. The mean superior displacement (displacement) in the first and second cohorts was 5.2 mm and 6.8 mm, respectively (combined with the average shift of 6.1 mm) with a field margin of 10 mm below the tip. the cone of the urethrogram, 56% of patients in

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cette étude pourraient avoir une couverture inadéquate de volume cible de planification (PTV). L'uréthrographie rétrograde provoque cause une ascension supérieure significative de la prostate. Une confiance stricte sur l'urethrographie en déterminant la marge inférieur du champ pourrait résulter en traitement inadéquate (S. Malone, R. Donker, M. Broader, S. Dahrouge, J. Szanto, L. Gerig, G. Bociek, and J. Crook : Effects of urethrography on prostate position : considérations for radiotherapy treatment planning of prostate carcinoma. Int J Radial Oncol Biol Phys 2000 Jan 1 ; 46 (1): 89-93.) La Radiothérapie conformationnelle devrait servir plutôt à cerner cette réalité mou- vante de la cible y compris au niveau de la prostate enclavée dans le pelvis non seulement du point de vue des contours mais également du point de vue des aspects histobiologiques de la tumeur. Des études récentes ont démontré que l'imagerie spectroscopique par résonance magnétique (MRSI) de la prostate peut effectivement distinguer entre les régions d'épithélium prostatique cancéreux et normal. Cet outil d'imagerie diagnostique prend l'avantage sur la choline plus la créatine augmentées versus le ratio des citrates trouvés dans le tissu prostatique malin par rapport au tissu prostatique normal. On peut parvenir au même résultat avec la cinéscanographie de perfusion tissulaire de la présente invention. Pour décrire un nouveau module d'optimisation de la planification de traitement de curiethérapie, utilisant une techni- que de programmation de nombre entier qui utilise l'optimisation basée sur la biologie, une méthode, qui enregistre le MRSI aux images US obtenues en intraopératoire et incorpore cette information dans un système de planification de traitement, est décrite pour réaliser l'escalade de dose aux dépôts intra-prostatiques de la tumeur. Le MRSI a été obtenu pour un patient ayant un cancer de la prostate de Gleason 7 cliniquement localisé. Les ratios de choline plus créatine par rapport à la citrate était analysé pour la prostate et pour les cellules malignes des régions à risque élevé ont été identifiées. Les pics des ratios représentatifs sur le spectres RMN ont été calculés sur une grille spatiale couvrant le tissu prostatique. Une procédure pour cartographier les points des images est décrite. Une technique de nombre entier programmant est décrite comme un module d'optimisation pour déterminer la distribution optimale de grains pour une implantation interstitielle permanente.  this study may have inadequate coverage of Target Planning Volume (PTV). Retrograde urethrogram causes a significant superior rise of the prostate. Strict confidence in urethrography by determining the lower margin of the field may result in inadequate treatment (S. Malone, R. Donker, M. Broader, S. Dahrouge, J. Szanto, L. Gerig, G. Bociek, and J. Prostate Radiation Oncol Biol Phys 2000 Jan 1; 46 (1): 89-93.) Conformational radiotherapy should be used instead to identify this soft reality. - the targeting of the target including the prostate enclosed in the pelvis not only from the point of view of the contours but also from the point of view of the histobiological aspects of the tumor. Recent studies have demonstrated that magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) of the prostate can effectively distinguish between prostate cancer epithelium and normal regions. This diagnostic imaging tool takes the advantage over increased choline plus creatine versus the ratio of citrates found in malignant prostate tissue compared to normal prostate tissue. The same result can be achieved with the tissue perfusion kinecanography of the present invention. To describe a new brachytherapy treatment planning optimization module, using an integer programming technique that uses biology-based optimization, a method that records the MRSI to US images obtained intraoperatively. incorporates this information into a treatment planning system, is described to achieve dose escalation to intra-prostatic deposition of the tumor. The MRSI was obtained for a patient with clinically localized Gleason 7 prostate cancer. The ratios of choline plus creatine to citrate were analyzed for prostate and for malignant cells from high-risk areas were identified. The peaks of the representative ratios on the NMR spectra were calculated on a spatial grid covering the prostatic tissue. A procedure for mapping the points of the images is described. A programming integer technique is described as an optimization module for determining the optimal grain distribution for permanent interstitial implantation.

Les données du MRSI sont incorporés dans le système de planification du traitement pour tester la faisabilité de l'escalade e dose aux voxels positifs avec une sauvegarde relatif des tissus normaux environnants. La probabilité de contrôle tumoral (TCP) résultante est estimée et comparée au TCP pour l'implantation standard planifié pour The MRSI data is incorporated into the treatment planning system to test the feasibility of scaling and dosing positive voxels with a relative backup of the surrounding normal tissues. The resulting tumor control probability (TCP) is estimated and compared to the TCP for the standard implantation planned for

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la curiethérapie. Le système de planification de traitement de curiethérapie proposé est à même de réaliser une dose minimum de 120 % de la prescription de 144 Gy aux voxels MRS positifs de 100 -150 % à la prostate et de 100 à 120 % à l'urètre ont été maintenue. Lorsque comparé à un plan standard sans optimisation MRS-guidée, le TCP estimé pour le plan MRS-optimisé est supérieur. La TCP rehaussée était plus prononcée pour les volumes plus petits des depôts tumoraux intra-prostatiques comparé aux valeurs estimées de TCP pour des lésions plus grandes. En utilisant ce système d'optimisation de la curiethérapie, nous pouvons démontrer la faisabilité des distributions de dose MRS-optimisées pour les implants prostatiques permanents d'125I. Basés sur les estimées de la probabilité du TCP amélioré anticipé, cette approche peut avoir un impact sur l'aptitude d'escalader sûrement la dose et d'améliorer potentiellement le résultat pour les patients ayant un organe confiné mais des cancers prostatiques agressifs. La grandeur du rehaussement de la TCP et donc les risques d'ignorer les données RMN semblent être plus substantiels, lorsque la tumeur est bien localisée ; toutefois, le gain réalisable en TCP peut dépendre tout à fait considérablement de l'efficience de la détection tumorale par le MRS.  brachytherapy. The proposed brachytherapy treatment planning system is capable of achieving a minimum dose of 120% of the prescription of 144 Gy to 100% -50% positive MRS voxels to the prostate and 100% to 120% to the urethra. maintained. When compared to a standard plan without MRS-guided optimization, the TCP estimated for the MRS-optimized plan is higher. Enhanced TCP was more pronounced for smaller volumes of intra-prostate tumor deposition compared to estimated TCP values for larger lesions. Using this brachytherapy optimization system, we can demonstrate the feasibility of MRS-optimized dose distributions for 125I permanent prostatic implants. Based on estimates of the likelihood of improved TCP anticipated, this approach may impact the ability to safely escalate the dose and potentially improve outcome for patients with confined organ but aggressive prostate cancers. The magnitude of the enhancement of TCP and therefore the risks of ignoring the NMR data appear to be more substantial, when the tumor is well localized; however, the achievable gain in TCP may be quite dependent on the efficiency of tumor detection by MRS.

L'étude de K. Kitamura et coll. (2000) sur la relation entre les paramètres techniques de la Radiothérapie externe et les complications concernant le traitement de la prostate fut réalisée pour revoir rétrospectivement, en tant que complication de la radiothérapie par faisceau externe pour le cancer localisé de la prostate et pour analyser la relation entre les paramètres techniques de la radiothérapie et les complications, l'évolution clinique du saignement rectal chronique. 71 patients avec le stade A2, B et C étaient traités, entre 1989 et 1998, par radiothérapie à champ local (dose totale 52,2 - 66 Gy, dose quotidienne de 2,0-3,28 Gy, surface du champ
30-81 cm2, nombre des champs 3-15 ports, les simulations de planification basées sur la radiographie ou le CT), dans trois institutions. Les protocoles ont été consistent durant cette même période à ces institutions. L'analyse multivariate révélait que la somme du Psa et du Gleason de pretraitement être, dans une période de suivi moyenne de 42 mois (allant de 12-119 mois), des prédicteurs statistiquement signifi- catifs des taux de 5 années sans récidive des antigènes spécifiques prostatiques (Psa). Les facteurs significatifs de risque pour le gradmg plus élevé de la morbidité aiguë était une dose biologique équivalente, alpha/bêta = 10 (BED10) > ou = 65 Gy, la dose par fraction > ou = 3,0 Gy, l'aire du champ > ou = 42 cm2, moins de portes (plus rares) et la simulation radiographique de planification. Toutefois, aucun paramètre n'a été associé au grading élevé de morbidité tardive. IIpatient CI 5,4 %)
The study by K. Kitamura et al. (2000) on the relationship between the technical parameters of external radiotherapy and prostate treatment complications was performed to retrospectively review, as a complication of external beam radiotherapy for localized prostate cancer, and to analyze the relationship between the technical parameters of radiotherapy and complications, the clinical course of chronic rectal bleeding. 71 patients with stage A2, B and C were treated, between 1989 and 1998, with local field radiotherapy (total dose 52.2 - 66 Gy, daily dose of 2.0-3.28 Gy, area of the field
30-81 cm2, number of fields 3-15 ports, planning simulations based on X-ray or CT), in three institutions. During the same period, the protocols were consistent with these institutions. The multivariate analysis revealed that the sum of Psa and Gleason of pre-treatment, in a mean follow-up period of 42 months (ranging from 12-119 months), were statistically significant predictors of 5-year antigen-free recurrence rates. prostatic specific (Psa). The significant risk factors for the higher gradmg of acute morbidity was an equivalent biological dose, alpha / beta = 10 (BED10)> or = 65 Gy, the dose per fraction> or = 3.0 Gy, the field> or = 42 cm2, fewer gates (rarer) and radiographic planning simulation. However, no parameter was associated with the high grading of late morbidity. IIpatient CI 5.4%)

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firent l'expérience d'une complication tardive GI : grade 1 (4,2 %), grade 2 (9,8 %), grade 3 (1,4 %). Le temps médian à la survenue du saignement rectal était de 12 mois après la radiothérapie et la durée moyenne de morbidité était de 11mois. La dose et la dose par fraction les plus élevées, la surface de champ la plus large, le port le moindre et la simulation radiographique augmentaient les grades de la morbidité aiguë. Une majorité des saignements rectaux chroniques étaient transitoires et répondaient au traitement conservatoire. (K. Kitamura, H. Shirato, K. Suzuki, N.  experienced a late complication GI: grade 1 (4.2%), grade 2 (9.8%), grade 3 (1.4%). The median time to onset of rectal bleeding was 12 months after radiotherapy and the mean duration of morbidity was 11 months. The highest dose and dose per fraction, the widest field area, the least wear and the radiographic simulation increased the grades of acute morbidity. A majority of chronic rectal bleeds were transient and responded to conservative treatment. K. Kitamura, H. Shirato, K. Suzuki, N.

Shinohara, T. Demura, T. Harabayashi, T. Nishioka, K. Kagei, N. Takayama, Y,
Shinno, K. Kawakura, T. Koyanagi, and K. Miyasaka : The relationship between technical parameters of external beam radiation therapy and complications for localized prostate cancer. Jpn J Clin Oncol 2000 May ; 30 (5) : 225-9. ). Mais tout ceci pourrait être éviter par une irradiation dont la visée est irréprochable et donc sans biais, ceci est aussi vrai pour le calcul de la dose délivrée.
Shinohara, T. Demura, T. Harabayashi, T. Nishioka, K. Kagei, N. Takayama, Y,
Shinno, K. Kawakura, T. Koyanagi, and K. Miyasaka: The relationship between external radiation therapy and localized prostate cancer. Jpn J Clin Oncol 2000 May; 30 (5): 225-9. ). But all this could be avoided by an irradiation whose aim is irreproachable and therefore unbiased, this is also true for the calculation of the dose delivered.

5. 5.4. - Modélisation en vue d'une DOSIMETRIE EN TEMPS REEL et EN
LIGNE du dispositif
Dans la description précédente, la référence particulière est faite aux accélérateurs linéaires à onde voyageant, puisque chacun des accélérateurs linéaires sont en usage commun, dont la simulation et la dosimétrie peuvent être faite à partir des données de l'appareil de stéréoradioradiothérapie et de la présente invention. Cependant, il est évident que les avantages de notre invention s'appliquent également bien à la dosimétrie des sources de télécuriethérapie comme aux sources multiples des photons X d'orthovoltage, moyennant une modélisation intégrée dans le calculateur du dispositif.
5. 5.4. - Modeling for REAL TIME DOSIMETRY and EN
LINE of the device
In the foregoing description, the particular reference is made to traveling wave linear accelerators, since each of the linear accelerators is in common use, the simulation and dosimetry of which can be made from the data of the stereoradioradiotherapy apparatus and the present invention. invention. However, it is obvious that the advantages of our invention also apply well to the dosimetry of the sources of telechiotherapy as well as to the multiple sources of orthovoltage X-ray photons, by means of an integrated modeling in the computer of the device.

La dosimétrie de haute résolution est, excepté en Radiothérapie stéréotaxique utili- . sée dans le traitement de petites lésions bien délimitées, une préoccupation dans tous les domaines de la Radiothérapie. La StéréoRadiothérapie dynamique est une technique d'irradiation externe bicéphalique d'une symétrie en miroir. Contraire- ment à la Radiothérapie fractionnée conventionnelle, une dose élevée des radiations en Radiothérapie stéréotaxique est souvent administrée en une séance unique.  High resolution dosimetry is except for use in stereotactic radiotherapy. in the treatment of small, well-defined lesions, a concern in all areas of radiotherapy. Dynamic StereoRadiotherapy is a technique of bicephalic external irradiation with mirror symmetry. Unlike conventional fractional radiotherapy, a high dose of radiation in stereotactic radiation therapy is often administered in a single session.

. Pour éviter les effets secondaires, la sauvegarde de tissus sains réalisée par le fractionnement de la dose, doit être compensée par une dose correspondante plus faible au tissu normal adjacent à la cible de Radiothérapie. Cette exigence basique peut être complètement remplie par une technique d'irradiation soigneusement élaborée, permettant une délivrance sélective notamment par faisceaux simultanés multiples et exactement reproductible de la dose au volume cible. La planification . To avoid side effects, the preservation of healthy tissue by fractionation of the dose should be compensated for by a corresponding lower dose to the normal tissue adjacent to the Radiotherapy target. This basic requirement can be completely fulfilled by a carefully elaborated irradiation technique, allowing selective delivery including multiple simultaneous beams and exactly reproducible dose to target volume. Planning

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exacte du traitement nécessite une connaissance détaillée dans le faisceau individuel de la distribution de la dose afin de déterminer la distribution de la dose à l'intérieur . du patient. Les données physiques requises par le système de planification de traitement doivent souvent être expérimentalement déterminée. Plusieurs études sur les caractéristiques spécifiques des faisceaux photoniques et électroniques ainsi que sur les méthodes d'exécuter les mesures de dosimétrie du faisceau photonique étroit, ont été conduites par différentes équipes (Rice et al, 1987 ; Heyderian et al, 1996 ; Rustzi and Frye, 1995 ; McLaughlin et al, 1994 ; et al, 1998, Francescon et al, 1998 ; McKerracher and Twaites, 1999). Elles peuvent être en plus de la méthode des kernels d'énergies adaptées à des sources multiples d'irradiation photonique simultanée et la présente invention peut servir d'outil de calcul de telles procédures pour d'autres appareils thérapeutiques plus conventionnels.  Exact treatment requires detailed knowledge in the individual beam of the dose distribution to determine the dose distribution inside. of the patient. The physical data required by the treatment planning system must often be experimentally determined. Several studies on the specific characteristics of photon and electron beams as well as methods for performing narrow photon beam dosimetry measurements have been conducted by different teams (Rice et al, 1987, Heyderian et al, 1996, Rustzi and Frye). 1995, McLaughlin et al., 1994, et al., 1998, Francescon et al., 1998, McKerracher and Twaites 1999). They may be in addition to the energy kernel method adapted to multiple sources of simultaneous photon irradiation and the present invention may serve as a tool for calculating such procedures for other more conventional therapeutic apparatuses.

5.5.4.1. - Procédures dosimétriques de Mon te-Carlo susceptibles d'être appliquées en ligne et en temps réel
Dans le début des années 1990, la technologie de console d'ordinateur s'est améliorée, à tel point que la taille et le coût des ordinateurs requis pour les applications du transport de Monte-Carlo les a rendus réalisables pour un usage plus répandu. Cette technologie, couplée aux progrès des méthodes de transport de MonteCarlo de LLNL, a fourni une opportunité unique d'appliquer à la Radio-Oncologie la technologie avancée de modélisation par ordinateur. C'est ainsi que Chandler et coll. ont proposé le calcul de la dose dans le corps, en utilisant le transport tridimensionnel de Monte-Carlo. Les neutrons, les protons, les deutérons, les tritons, l'hélium-3, les particules alpha, les photons, les électrons, et les positrons sont transportés de façon entièrement couplée, en utilisant la Monte-Carlo All- Particle
Method (MCAPM) développée au LLNL. Les éléments majeurs du système de Chandler et coll. exposé ci-après comprennent un ordinateur, un fichier des données digitalisées contenant la description du patient (un scan CT), une description de la source des radiations, un logiciel de transport de Monte-Carlo, et des fichiers digitalisés de sortie contenant les distributions de la dose. L'utilisateur peut définir, soit manuellement soit à partir d'une seule coupe de tomographie calculée (CT) du patient, une maille cartésienne de transport. Si la maille de transport est obtenue à partir d'une coupe scanographique, les dimensions x et y de la zone sont définies comme les dimensions de chaque pixel sur la coupe scanographique, pendant que la dimension z~ représentée par l'espace entre les coupes scanographiques. Chaque zone à l'intérieur de ladite maille est, d'après Chandler et coll. (WO 97/32630) affectée
5.5.4.1. - Mon-Carlo dosimetric procedures that can be applied online and in real time
In the early 1990s, computer console technology improved to such an extent that the size and cost of the computers required for Monte Carlo transport applications made them feasible for more widespread use. This technology, coupled with advances in LLNL's MonteCarlo transport methods, has provided a unique opportunity to apply advanced computer modeling technology to Radio-Oncology. This is how Chandler et al. have proposed the calculation of the dose in the body, using the three-dimensional Monte-Carlo transport. Neutrons, protons, deuterons, newts, helium-3, alpha particles, photons, electrons, and positrons are transported in a fully coupled manner, using the Monte-Carlo All-Particle
Method (MCAPM) developed at LLNL. The major elements of Chandler et al. discussed below include a computer, a digitized data file containing the patient description (a CT scan), a description of the radiation source, a Monte Carlo transport software, and digitized output files containing the distributions. of the dose. The user can define, either manually or from a single computed tomography section (CT) of the patient, a Cartesian mesh of transport. If the transport mesh is obtained from a scan section, the x and y dimensions of the area are defined as the dimensions of each pixel on the scan section, while the z ~ dimension represented by the space between the sections CT. Each zone within said mesh is, according to Chandler et al. (WO 97/32630) Assigned

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d'un nombre matériel associé à une composition et à une densité atomique spécifiques. Les matériaux sont attribués en utilisant un algorithme de seuillage du logiciel basé sur les gammes de nombres tomodensitométriques (CT) ou peuvent être attribués manuellement.  of a material number associated with a specific atomic composition and density. Materials are assigned using a software-based thresholding algorithm based on CT scans or can be assigned manually.

La source des radiations peut être définie comme un ensemble des faisceaux externes (ou des sources radioactives internes), chaque élément de la source des radiations (faisceau ou source interne) est caractérisé par sa forme et sa position dans l'espace, aussi bien que par la distribution de l'énergie et la direction des particules qu'elle émet. Pour les faisceaux externes, la source de radiation est définie comme un faisceau complexe ou un ensemble de faisceaux dans une portique isocentrique et une géométrie standard de la table. L'utilisateur spécifie la portique de l'accélérateur, le collimateur et les angles de la table, aussi bien que l'emplacement (x,y,z) du centre (isocentre), dans la maille de transport, de rotation table / accélérateur. L'énergie et la direction de chaque particule sont décrites dans l'espace (le plan de définition du faisceau) par rapport à un plan qui est défini comme étant perpendiculaire au rayon connectant la source des radiations à l'isocentre portique/table. Les particules sont transportées à partir de la source ponctuelle vers le plan de définition du faisceau. Le plan de définition du faisceau est divisé en une série d'anneaux concentriques. Chaque anneau concentrique peut avoir une énergie et une distribution angulaire différente associée à ce dernier. Selon l'endroit territorialement situé sur le plan de définition du faisceau où la particule débarque, une énergie nouvelle et un angle nouveau lui sont donnés en échantillonnant à partir de l'énergie et des distributions angulaires choisies des bibliothèques numérisées qui comprennent des options monoénergétiques, monodirectionnelles, de l'ordinateur aussi bien que des énergies et des distributions angulaires dérivées des simulations de Monte-Carlo des systèmes réels de délivrance du faisceau. Les distributions angulaires choisis par l'utilisateur modifient, au plan de la définition du faisceau, la trajectoire de la particule. La forme du champ est définie, lorsque les particules passent au travers des mâchoires du collimateurs ainsi au travers d'un compensateur optionnel et / ou un bloc modelant le champ. Le transport des particules à travers les mâchoires du collimateur est réalisé par un rayon traçant, alors que les méthodes de Monte-Carlo sont plutôt utilisées pour transporter, au travers du compensateur et du bloc. Une fois que chaque particule émergeante sort du système de collimation du faisceau (mâchoires, compensateurs, et bloc) elle est, d'après Chandler et coll (WO 97/32630) transportée vers la maille du patient. The source of radiation can be defined as a set of external beams (or internal radioactive sources), each element of the source of radiation (beam or internal source) is characterized by its shape and position in space, as well as by the distribution of energy and the direction of the particles that it emits. For external beams, the radiation source is defined as a complex beam or set of beams in an isocentric gantry and standard table geometry. The user specifies the gantry of the accelerator, the collimator and the angles of the table, as well as the location (x, y, z) of the center (isocentre), in the transport mesh, rotation table / accelerator . The energy and direction of each particle is described in space (the plane of definition of the beam) with respect to a plane which is defined as being perpendicular to the radius connecting the source of radiation to the gantry / table isocenter. The particles are transported from the point source to the beam definition plane. The beam definition plane is divided into a series of concentric rings. Each concentric ring may have an energy and a different angular distribution associated with the latter. Depending on the location territorially located on the definition plane of the beam where the particle lands, a new energy and a new angle are given to it by sampling from the chosen energy and angular distributions of the digitized libraries which include monoenergetic options, monodirectional, computer as well as energies and angular distributions derived from Monte Carlo simulations of actual beam delivery systems. The angular distributions chosen by the user modify, in terms of the definition of the beam, the trajectory of the particle. The shape of the field is defined when the particles pass through the jaws of the collimators and through an optional compensator and / or a block modeling the field. Particle transport through the jaws of the collimator is done by a tracer ray, whereas Monte-Carlo methods are used instead to transport through the compensator and the block. Once each emerging particle leaves the beam collimation system (jaws, compensators, and block) it is, according to Chandler et al. (WO 97/32630) transported to the patient's mesh.

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Chandler et coll. réalisent ainsi les calculs du transport de Monte-Carlo, en un système des coordonnées du patient sans les moyens dans l'art actuel de l'établir instantanément, sachant qu'une particule est d'abord sélectionnée à partir de la source des radiations. Elle est, selon le type, passée vers le neutron, le photon, l'électron / le positron, appropriée ou vers le conditionnement du transport de la particule, où elle est suivie à la trace jusqu'à ce qu'elle subisse une collision. Pour les particules chargées (électrons, positrons, et particules chargées lourdes), l'énergie est déposée, en combinant la distance parcourue à l'information de la chute (slowing down) de l'énergie stoppante prédéterminée. Chaque réaction nucléaire et chaque interaction de photon est manipulée en faisant appel au Monte-Carlo AllParticle Method (MCAPM). Ce passage d'une particule incidente donnée retourne les énergies et les angles de toutes les particules secondaires résultantes de la collision. Ces dernières particules sont stockées dans une banque secondaire. Le contrôle est ensuite retournée au traqueur de Monte-Carlo qui sélectionne à partir de la source des radiations une particule provenant de la banque secondaire ou quand la banque est épuisée. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que toutes les particules de la source et de la banque secondaire soient suivies (Chandler et al :WO 97/32630). Chandler et al. thus realize the calculations of Monte-Carlo transport, in a coordinate system of the patient without the means in the current art to establish it instantly, knowing that a particle is first selected from the source of radiation. Depending on the type, it is passed to the neutron, the photon, the electron / positron, appropriate or to the transport conditioning of the particle, where it is tracked until it undergoes a collision . For charged particles (electrons, positrons, and heavy charged particles), the energy is deposited, by combining the distance traveled with the information of the falling (slowing down) of the predetermined stopping energy. Each nuclear reaction and each photon interaction is manipulated using the Monte Carlo AllParticle Method (MCAPM). This passage of a given incident particle returns the energies and angles of all the secondary particles resulting from the collision. These latter particles are stored in a secondary bank. The control is then returned to the Monte-Carlo tracker which selects from the source of radiation a particle from the secondary bank or when the bank is exhausted. This process continues until all particles from the source and the secondary bank are monitored (Chandler et al: WO 97/32630).

Le conditionnement du logiciel PCAPM est un système des données et d'algorithmes qui réalise la physique de collision des particules en vue de la simulation de nombreux types des particules. Les bibliothèques des données nucléaires et atomiques mentionnées ci-dessus décrivent avec la matière l'interaction des neutrons, des photons, des électrons, et des particules chargées lourdes. Chaque interaction peut aboutir à la production de n'importe laquelle de ces particules. Les données additionnelles décrivant les interactions de Coulomb des électrons sont incluses dans le système de Chandler et coll. (WO 97/32630). PCAPM software conditioning is a system of data and algorithms that performs particle collision physics for the simulation of many types of particles. The nuclear and atomic data libraries mentioned above describe with the matter the interaction of neutrons, photons, electrons, and heavy charged particles. Each interaction can result in the production of any of these particles. Additional data describing Coulomb interactions of electrons are included in Chandler et al. (WO 97/32630).

Bien que les sections transversales des faisceaux des neutrons et des particules lourdes chargées soient en moyenne, dans le système de Chandler et coll., au-dessus des groupes d'énergies ou des coffres, chaque particule possède une valeur d'énergie discrète autorisant une cinétique de collision de s'exécuter sur une base de la métho- de d'énergie continue pure (stockant autant d'information que nécessaire pour décrire complètement la dépendance de chaque paramètre de collision à l'énergie) et la méthode multi-groupe pure (stockant tous les paramètres de collision sur un groupe d'énergie ou sur la base de coffre), en autorisant une base des données de section plus petite, tout en en retenant la cinématique exacte. Les sections de photon sont interpolées entre les points d'énergie discrète. Les neutrons et les photons sont Although the cross sections of the neutron and charged heavy particle beams are, on average, in the Chandler et al. System above the energy groups or chests, each particle has a discrete energy value allowing collision kinetics to run on a pure continuous energy method basis (storing as much information as necessary to fully describe the dependence of each collision parameter on energy) and the pure multi-group method (storing all collision parameters on a group of energy or on the vault base), allowing a database of smaller section, while retaining the exact kinematics. The photon sections are interpolated between discrete energy points. Neutrons and photons are

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transportés, en utilisant les méthodes standardes analogues de Monte-Carlo. L'énergie transférée aux particules qui ne sont pas en train d'être suivies à la trace est déposée avec le dépôt d'énergie localement attendue fournissant la réduction de la variance. Pour les particules chargées lourdes, les réactions nucléaires et la diffusion de Coulomb à grand angle sont traités sur une base d'événement par événement, pendant que toutes les autres interactions de Coulomb sont prises en compte avec la méthode de l'histoire condensée. La méthode d'histoire condensée utilise les idées de la Physique du transport pour combiner les effets des interactions multiples, lorsque celle-ci parcourt une distance spécifiée. Pour prendre en compte les collisions multiples de Coulomb qui surviennent à l'intérieur d'une étape d'histoire condensée de la particule chargée, Chandler et coll. (WO 97/32630) proposent de modifier, quant à eux, l'énergie de la particule et sa trajectoire en utilisant des distributions pseudo-Gaussiennes avec des variances déterminées à partir de la section de diffusion de Rutherford (energy straggling) de l'approximation d'Highland à une distribution (diffusion multiple) de Molière.  transported, using the standard Monte Carlo methods. The energy transferred to the particles that are not being tracked is deposited with the locally expected energy deposition providing the reduction of the variance. For heavy charged particles, nuclear reactions and wide-angle Coulomb scattering are processed on an event-by-event basis, while all other Coulomb interactions are accounted for by the condensed history method. The Condensed History method uses the ideas of Transport Physics to combine the effects of multiple interactions as it traverses a specified distance. To account for multiple Coulomb collisions that occur within a condensed history step of the charged particle, Chandler et al. (WO 97/32630) proposes to modify the energy of the particle and its trajectory by using pseudo-Gaussian distributions with variances determined from the Rutherford diffusion section (energy straggling) of the Highland approximation to a distribution (multiple diffusion) of Molière.

*Sachant qu'électrons et positrons sont transportés, en utilisant une méthode d'histoire condensée de Classe II, la diffusion à grand angle de Coulomb et la production de bremsstrahlung sont modélisées sur une base d'événement par événement, pendant que toutes les autres interactions de Coulomb sont prises en compte avec la méthode d'histoire condensée. Après chaque étape de l'histoire condensée, la trajectoire de l'électron (ou positron) est modifiée en échantillonnant à partir d'une distribution de Molière. Ce système, Macro Response Monte-Carlo Method, peut, en tant qu'une alternative à l'histoire condensée être utilisée dans l'avenir. Le conditionnement du transport de Monte-Carlo calcule l'énergie déposée à partir de la source des radiations, en créant une cartographie cartésienne tridimensionnelle de l'énergie déposée à l'intérieur du patient. Quand les calculs de Monte-Carlo sont complets, la cartographie du dépôt d'énergie est convertie en une cartographie de la dose absorbée, et elle est, selon Chandler et coll. (WO 97/32630), rappelée en arrière vers l'utilisateur (client treatmentplanning code). L'entrée (description du patient et celle des sources des radiations et les options utilisateur du code de contrôle) ainsi que celui de la sortie (cartographie tridimensionnelle de la dose) sont lues et écrites dans un ensemble des fichiers, qui se conforment aux spécifications du TapelNetwork Format for Exchange of Treatment Planning Information, Version 3.00 [01/10/94], dont la maintenance est couramment faite par le Centre NCI Prostate Collaborative Working Group RTOG 3D QA Center, de * Given that electrons and positrons are transported, using a Class II condensed history method, Coulomb wide-angle scattering and bremsstrahlung production are modeled on an event-by-event basis, while all others Coulomb interactions are taken into account with the condensed history method. After each stage of the condensed history, the trajectory of the electron (or positron) is modified by sampling from a Molière distribution. This system, Macro Response Monte-Carlo Method, can, as an alternative to condensed history be used in the future. The Monte Carlo transport conditioning calculates the energy deposited from the radiation source, creating a three-dimensional Cartesian mapping of the energy deposited inside the patient. When the Monte Carlo calculations are complete, the mapping of the energy deposit is converted into a mapping of the absorbed dose, and it is, according to Chandler et al. (WO 97/32630), recalled back to the user (client treatmentplanning code). The input (patient and radiation source description and user options of the control code) as well as the output (three-dimensional dose mapping) are read and written in a set of files, which conform to the specifications. of the TapelNetwork Format for Exchange of Treatment Planning Information, Version 3.00 [01/10/94], which is routinely maintained by NCI Prostate Collaborative Working Group RTOG 3D QA Center,

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Washington University, à St. Louis (USA). On se réfère à ces fichiers comme à des fichiers AAPM standards. La forme des données d'entrée et de sortie peut, selon Chandler et coll. (WO 97/32630), changer à l'avenir en vue de l'accommoder aux normes de la nouvelle industrie ou de permettre le lien plus direct avec le système commercial de planification de traitement du patient. On passe donc son temps à calculer ! Calculer le volume cible, les marges de sécurité autour dudit volume cible, calculer les diverses incertitudes, les images de synthèse pour vérifier l'alignement balistique, etc. et il reste très peu de temps à consacrer effectivement à la radiothérapie. C'est ainsi que l'on s'éloigne toujours un peu plus de l'objectif: faire mieux, moins cher et plus rapidement, sans compter le nombre du personnel qu'il faut impliquer dans tous ces divers processus.  Washington University, St. Louis (USA). These files are referred to as standard AAPM files. The form of the input and output data can, according to Chandler et al. (WO 97/32630), change in the future to accommodate the standards of the new industry or allow for a more direct link with the commercial patient treatment planning system. So we spend his time calculating! Calculate the target volume, the safety margins around the target volume, calculate the various uncertainties, the computer generated images to check the ballistic alignment, etc. and there is very little time left for radiotherapy. This is how we move ever farther and farther from the goal of doing better, cheaper and faster, not to mention the number of staff involved in all these different processes.

5.5.4.2. - Procédures dosimétriques de Monte-Carlo pour les faisceaux d'électrons
Une approche hybride a été faite par Jiang et coll. et mise au point pour déléguer à la planification de traitement de Monte-Carlo les systèmes des faisceaux d'électrons.
5.5.4.2. - Monte Carlo dosimetric procedures for electron beams
A hybrid approach was made by Jiang et al. and developed to delegate electron-beam systems to Monte Carlo processing planning.

L'approche est basée sur l'assertion selon laquelle les accélérateurs de même type ont des caractéristiques du faisceau d'électrons très similaires et une différence majeure à partir d'un réglage fin à la fenêtre de sortie de l'énergie incidente des électrons sur site unique. Pour un type d'accélérateur, une machine de référence peut être sélectionnée et simulée avec la méthode de Monte-Carlo. Un modèle de source multiple peut être construit pour la simulation complète de Monte-Carlo du faisceau de référence. En proposant les faisceaux d'électrons provenant d'autres accélérateurs du même type, le spectre d'énergie était, dans le modèle de la source, réglées pour harmoniser les distributions mesurées de la dose. Un accélérateur Variait Clinac
2100C a par exemple été choisi comme une machine de référence et un modèle, établi sur la base des simulations de Monte-Carlo, de faisceau à quatre sources. Ce modèle de faisceau simplifié peut être utilisé pour générer, de façon exacte (dans l'intervalle de 2 % / 2 mm comparé à celles calculées avec les données de l'espace des diverses phases), les distributions de Monte-Carlo de la dose des faisceaux d'électrons à partir d'une machine de référence ayant des énergies nominales différentes, des dimensions d'applicateurs (différentes) et des SSDs différentes.
The approach is based on the assertion that accelerators of the same type have very similar electron beam characteristics and a major difference from a fine tuning at the exit window of the incident electron energy on the electron beam. single site. For an accelerator type, a reference machine can be selected and simulated with the Monte Carlo method. A multiple source model can be constructed for the complete Monte Carlo simulation of the reference beam. By proposing the electron beams from other accelerators of the same type, the energy spectrum was, in the source model, set to harmonize the measured dose distributions. A Variait Clinac accelerator
For example, 2100C was chosen as a reference machine and a model, based on Monte Carlo simulations of a four-source beam. This simplified beam model can be used to accurately generate (in the range of 2% / 2 mm compared to those calculated with space data of the various phases), the Monte Carlo distributions of the dose electron beams from a reference machine having different nominal energies, applicator dimensions (different) and different SSDs.

Trois faisceaux d'électrons ont été proposés, en ajustant le spectre d'énergie dans le modèle de la source. Les distributions calculées de la dose avec le modèle de la source ajustée ont été comparées aux distributions de la dose calculée, en utilisant les données spatiales de phase de ces faisceaux. L'accord est dans la plupart des cas  Three electron beams have been proposed, adjusting the energy spectrum in the source model. The calculated dose distributions with the adjusted source model were compared to the calculated dose distributions, using the spatial phase data of these beams. The agreement is in most cases

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réalisé dans l'intervalle de 1 % et de celui de 2 % dans toutes les autres situations.  realized in the interval of 1% and that of 2% in all other situations.

Cette étude préliminaire a montré une capacité d'approche proposant de manipuler de large variation d'énergie incidente des électrons. La possibilité de réaliser cette approche de façon plus souple est également discutée par Jiang et coll. (2000).  This preliminary study showed an approaching ability to manipulate wide variation of incident electron energy. The possibility of making this approach more flexible is also discussed by Jiang et al. (2000).

La simulation du transport de Monte-Carlo des radiations est considérée par ces différents auteurs comme étant une des méthodes les plus exactes de calcul de la dose de radiothérapie. Avec le développement rapide de la technologie informatique, le Monte-Carlo basé sur la planification de traitement de radiothérapie est devenue pratique. Une exigence basique de la planification de Monte-Carlo du traitement est une connaissance détaillée des faisceaux de radiation des accélérateurs médicaux.  The simulation of Monte-Carlo transport of radiation is considered by these authors as one of the most accurate methods of calculating radiotherapy dose. With the rapid development of computer technology, Monte Carlo based on radiotherapy treatment planning has become practical. A basic requirement of Monte-Carlo treatment planning is a detailed knowledge of the radiation beams of medical accelerators.

Une approche pratique pour obtenir ceci est de réaliser la simulation du transport de radiation de Monte-Carlo dans l'accélérateur médical, Et qui plus est, la modélisa- tion de Monte-Carlo de la tête de la machine de traitement peut également améliorer la compréhension des caractéristiques cliniques du faisceau, en fournissant plus des 5, données réalistes du faisceau. Ma et coll, (1999) résument dans leur article le travail des deux décades passées sur la simulation de Monte-Carlo des faisceaux d'électrons des accélérateurs médicaux. Il faut sinon être conscient que des facteurs existent pour contredire systématiquement cette prévision dosimétrique.  A practical approach to achieve this is to perform the simulation of Monte Carlo radiation transport in the medical accelerator, and what is more, the Monte-Carlo modeling of the head of the processing machine can also improve the understanding of the clinical features of the beam, providing more than 5, realistic beam data. Ma et al, (1999) summarize in their article the work of the past two decades on the Monte Carlo simulation of the electron beams of medical accelerators. Otherwise, one must be aware that factors exist to systematically contradict this dosimetric forecast.

L'introduction en radiothérapie de la modulation dynamique d'intensité, utilisant les '. faisceaux conventionnels de photon dans lesquels le balayage des faisceaux des particules, requiert des méthodes additionnelles et efficientes de vérification de la dose. Les mesures de la dose générées de façon dynamique dans les distributions de la dose au moyen d'une chambre d'ionisation unique requièrent une application complète du champ de traitement pour chaque mesure unique. Les mesures sont 5. donc réalisées par l'usage simultané des chambres d'ionisation multiples. La mesure est réalisée par un système contrôlé par ordinateur et se compose des étapes suivan- tes : (a) positionnement automatisé des chambres d'ionisation, (b) mesure à ces différents points, (c) comparaison avec la dose calculée à partir du système de planification de traitement, et (d) documentation de la mesure. Les chambres d'ioni- 1. sation sont lues à haute voix par un électromètre multi-canal et sont densément conditionnées dans un montage de polyméthylmétacrylate, qui est attaché au bras d'un fantôme tridimensionnel aqueux piloté par un moteur. Les valeurs mesurées et planifiées de la dose sont aussi bien numériquement que graphiquement affichées.  The introduction in radiotherapy of dynamic intensity modulation, using the '. conventional photon beams in which particle beam scanning requires additional and efficient methods of dose verification. Dynamically generated dose measurements in dose distributions using a single ionization chamber require full application of the treatment field for each single measurement. The measurements are therefore 5. carried out by the simultaneous use of multiple ionization chambers. The measurement is carried out by a computer-controlled system and consists of the following steps: (a) automated positioning of the ionisation chambers, (b) measurement at these points, (c) comparison with the dose calculated from the treatment planning system, and (d) documentation of the measure. The ionization chambers are read aloud by a multi-channel electrometer and are densely packaged in a polymethyl methacrylate assembly, which is attached to the arm of an aqueous three-dimensional motor-driven phantom. The measured and planned values of the dose are both numerically and graphically displayed.

La déviation moyenne entre les doses mesurées et planifiées aussi bien que leurs déviations standards sont calculées et affichées. Grâce à la documentation complète  The average deviation between measured and planned doses as well as their standard deviations are calculated and displayed. Thanks to the complete documentation

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imprimée, la mesure est obtenue et une décision rapide peut être prise lorsque la distribution de la dose est acceptable pour le patient- Le système est maintenant utilisé en routine par Karger et coll. (1999) pour la vérification de la dose du projet de thérapie aux ions lourds au Gesellschafifur Schwerionenforschung, à Darmstadt.  The measurement is obtained and a quick decision can be made when the dose distribution is acceptable to the patient. The system is now routinely used by Karger et al. (1999) for dose verification of the heavy ion therapy project at Gesellschafifur Schwerionenforschung, Darmstadt.

Jusqu'à la date de la publication de l'article par ces auteurs, 242 mesures ont été réalisées pour le traitement aux ions lourds de 30 patients. Ce dernier système autorise une vérification et une documentation efficientes des champs des ions carbone et il est en principe également applicable aux faisceaux de photon à intensité modulée.  Until the date of publication of the article by these authors, 242 measurements were made for the heavy ion treatment of 30 patients. The latter system allows for efficient verification and documentation of carbon ion fields and is in principle also applicable to modulated intensity photon beams.

Par ailleurs, des petits champs où l'équilibre électronique n'est pas réalisée sont de façon croissante en train de devenir importants en pratique clinique. Ces situations complexes donne une élévation aux problèmes et aux inexactitudes dans les dosimétries et le calcul analytique/empirique de dose ensemble, et requièrent donc d'autres méthodes que celles conventionnelles. C'est pourquoi un détecteur en . diamant naturel et une chambre d'ionisation plate parallèle ont été sélectionnés par
H. de Vlamynek et coll. pour la dosimétrie clinique dans les faisceaux de 6 MV. Les résultats et les simulations utilisant le système BEAM/EGS4 de Monte-Carlo, pour modéliser la géométrie du faisceau, ont ainsi été comparées avec les mesures de la dose. Une modification du module de la composante existante des collimateurs . multi-lames (MLCs) permettraient la modélisation d'un accélérateur linéaire SL 25 (Elektra Oncology Systems) équipé d'un MLC ayant des lames à extrémités incur- vées. Une méthode mécanique de mesure avec des plaques espaceuses et une tech- nique de détection du bord lumineux du champ sont décrites comme des méthodes pour obtenir, en vue d'une application dans le système de Monte-Carlo, les données . géométriques des ouvertures du collimateur. Généralement un bon accord est trouvé entre les mesures et les calculs des distributions de la dose en profondeur et les déviations restent de façon typique inférieures à 1 %. Les profils calculés pour un champ de 10 x 2 cm2 de la dose latérale excèdent légèrement les distributions mesurées près du niveau le plus élevé des pénombres, mais elles s'accordent bien . dans tous les autres cas avec les mesures des profils. Les simulations sont également aptes à prédire les variations des facteurs de sortie ainsi que les rapports, en tant que fonction de la largeur du champ et du champ d'offset, des facteurs de sortie. Les résultats de Monte-Carlo publiés par H. de Vlamynck et coll. (1999) démontrent que les modifications qualitatives dans les spectres d'énergie sont trop petites pour expli- . quer ces variations et que les facteurs géométriques affectent spécialement les fac-
In addition, small fields where electronic equilibrium is not achieved are becoming increasingly important in clinical practice. These complex situations give rise to problems and inaccuracies in dosimetry and analytical / empirical dose calculation together, and therefore require other methods than conventional ones. This is why a detector in. natural diamond and a parallel flat ionization chamber were selected by
H. de Vlamynek et al. for clinical dosimetry in 6 MV beams. The results and simulations using the BEAM / EGS4 Monte Carlo system, to model the beam geometry, were thus compared with the dose measurements. A modification of the module of the existing component of the collimators. Multiblades (MLCs) would allow the modeling of an SL 25 linear accelerator (Elektra Oncology Systems) equipped with an MLC having curved end blades. A mechanical method of measuring with spacer plates and a technique for detecting the bright edge of the field are described as methods for obtaining data for application in the Monte Carlo system. geometric openings of the collimator. Generally a good agreement is found between measurements and calculations of the depth dose distributions and the deviations typically remain below 1%. The profiles calculated for a 10 x 2 cm2 field of the lateral dose slightly exceed the distributions measured near the highest level of penumbra, but they agree well. in all other cases with the measurements of the profiles. The simulations are also able to predict the variations of the output factors as well as the ratios, as a function of the field width and the offset field, of the output factors. The Monte Carlo results published by H. de Vlamynck et al. (1999) demonstrate that qualitative changes in energy spectra are too small to explain. these variations and that the geometric factors particularly affect the

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teurs de sortie ainsi que les courbes et les profils de dose en profondeur .  outlets as well as curves and depth dose profiles.

La technique consistant à extraire les spectres d'énergie des électrons à partir des distributions mesurées de la dose le long de l'axe central des faisceaux cliniques d'électrons est exploré en détail. Les spectres cliniques mesurés avec cet outil de spectroscopie simple sont démontrés comme étant suffisants en exactitude et en résolution pour l'usage dans la planification de traitement de Monte-Carlo. Une série des courbes mono-énergétiques de la dose en profondeur d'énergie espaçante appropriée, précalculée pour un modèle de faisceau simple, avec le procédé de Monte-Carlo sont déployées à partir de la courbe en profondeur de la dose mesurée. The technique of extracting energy spectra from electrons from measured dose distributions along the central axis of clinical electron beams is explored in detail. Clinical spectra measured with this simple spectroscopy tool are shown to be sufficient in accuracy and resolution for use in Monte Carlo processing planning. A series of mono-energetic curves of the appropriate depth-spacing energy dose, precalculated for a single beam model, with the Monte-Carlo method are deployed from the depth curve of the measured dose.

Le modèle du faisceau qui comprenait un électron en point et une source de photon placés dans une enceinte vide avec une distance de la source à la surface de 100 cm. The beam pattern that included a dot electron and a photon source placed in an empty chamber with a distance from the source to the surface of 100 cm.

L'erreur systématique introduite par ce modèle affecte la courbe de dose en profondeur calculée à environ 2 % / 2 mm. La composante, d'abord soustraite au déploiement, de la dose due au bremsstrahlung de la tête de traitement est estimée à partir du spectre de Schiff de la cible mince dans 0,3 % de la dose totale maximum (à partir des électrons et des photons) sur l'axe du faisceau. Les paramètres de déploiement optimal sont choisis, sur la base des principes physiques. Le déploiement est fait avec le code FERDO du domaine publique. Les comparaisons ont été faites avec les spectres publiés, antérieurement mesurés avec la spectroscopie magnétique et avec les spectres calculés avec la simulation de la tête de traitement. The systematic error introduced by this model affects the depth dose curve calculated at about 2% / 2 mm. The component, first subtracted from deployment, of the dose due to bremsstrahlung of the treatment head is estimated from the Schiff spectrum of the thin target in 0.3% of the maximum total dose (from the electrons and photons) on the beam axis. Optimal deployment settings are chosen based on physical principles. The deployment is done with the FERDO code of the public domain. Comparisons were made with the published spectra, previously measured with magnetic spectroscopy and with the spectra calculated with the simulation of the treatment head.

L'approche donne des spectres lisses avec une résolution moyenne des 27 faisceaux étudiés de 16 3 % d'énergie moyenne de pic. L'énergie de pic moyenne des spectres du spectromètre magnétique a été calculée à l'intérieur de 2 % pour les accélérateurs de faisceau de balayage AECL T20, 3 % pour la machine Philips SL25, basée sur la feuille diffusante. Le nombre d'électrons de faible énergie dans les spectres de Monte-Carlo est estimé par déploiement avec une exactitude de 2 %, par rapport au nombre total des électrons dans le faisceau. Les courbes de la dose en profondeur de l'axe central calculées à partir des spectres de déploiement sont à l'intérieur de 0,5 % / 0,5 mm des courbes de dose en profondeur mesurées et simulées, excepté à proximité de la fourchette pratique, où les erreurs de 1 % /11 mm sont évidentes (B.A. Faddegon and I. Blevis : Electron spectra derived from depth dose distributions ; Med Phys 2000 Mar ; 27 (3) : 514-26). The approach gives smooth spectra with an average resolution of the 27 studied beams of 16 3% peak average energy. The average peak energy of the magnetic spectrometer spectra was calculated within 2% for the AECL T20 scanning beam accelerators, 3% for the Philips SL25 machine, based on the scattering sheet. The number of low energy electrons in the Monte Carlo spectra is estimated by deployment with an accuracy of 2%, relative to the total number of electrons in the beam. The central axis depth dose curves calculated from the deployment spectra are within 0.5% / 0.5 mm of the measured and simulated depth dose curves, except near the range. in practice, where 1% / 11mm errors are evident (BA Faddegon and I. Blevis: Electron spectra derived from depth dose distributions, Med Phys 2000 Mar; 27 (3): 514-26).

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Claims (4)

Revendications 1) Dispositif intégré de Radiothérapie pour irradier simultanément un seul et même sujet caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison une pluralité de sources synchrones de faisceaux photoniques X d'orthovoltage (1,2, 3,4, 5), montés sur portiques rotatif pour la cyclothérapie isotropique multifaisceaux d'orthovoltage guidée par radioscanographie 4-D et une pluralité de sources de faisceaux photoniques d'orthovoltage (8,9, 10,11, 12, et 13), montées sur des portiques stationnaires, ainsi que des moyens d'imagerie générant des données 4-D multi- couches d'image tout comme de mesure permanente et en temps réel de la dose exacte d'irradiation, destiné à la simulation clinique 3-D de planification, de traitement et de surveillance en ligne de délivrance multifaisceaux des rayons ayant une grande flexibilité balistique pour ajuster séance tenante les erreurs de placement, les mouvements volontaires et involontaires, la rotation sur soi- même par rapport aux repères anatomiques et au mauvais ciblage de l'objectif visé par la radiothérapie à partir des données scanographiques du système d'acquisition des données (DAS) (14) et des moyens de contrôle de la constance des paramètres d'irradiation.  1) Integrated radiotherapy device for simultaneously irradiating a single subject characterized in that it comprises in combination a plurality of synchronous sources of orthovoltage photon beams X 1 (1, 2, 3, 5, 5), mounted on rotary gantries for 4-D radioscanography-guided multi-beam isotropic radiotherapy and a plurality of orthovoltage photon beam sources (8,9, 10,11, 12, and 13) mounted on stationary gantries, as well as Imaging means generating 4-D multi-image image data as well as real-time, real-time measurement of the exact irradiation dose for the 3-D clinical planning, treatment and surveillance simulation multibeam delivery of the spokes with great ballistic flexibility to adjust immediately placement errors, voluntary and involuntary movements, rotation on itself by rappelling orto the anatomical landmarks and the poor targeting of the goal of radiotherapy from the data acquisition system (DAS) scan data (14) and the means for controlling the constancy of the irradiation parameters. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le portique rotatif pré- sente un nombre d'odd de sources des rayons X, dont une seule est destinée à l'imagerie scanographique, solidarisées au même nombre des réseaux des détec- teurs des rayons X (15,16, 17,18, 19, et 20), de façon diamétralement opposée, et montés pour tourner ensemble, de telle sorte qu'un nombre donné des tubes exécutent ce même nombre des phases simultanées de balayage hélicoïdal, en cours d'examen radioscanographique ou radioscanoscopique instantané, conju- guées à un mouvement simultané de translation continue dans les deux sens de l'axe d'un support patient 24, spécifiquement destiné à l'exploration clinique multiphasique de contrôle et de surveillance. 2) Device according to claim 1 characterized in that the rotating gantry has an odd number of sources of X-rays, only one of which is intended for CT imaging, secured to the same number of networks of the detectors of the X-rays (15, 16, 17, 18, 19, and 20), diametrically opposed, and mounted to rotate together, so that a given number of the tubes perform the same number of simultaneous helical scan phases, radioscopic examination or radioscanoscopic instantaneous examination, combined with a simultaneous movement of continuous translation in both directions of the axis of a patient support 24, specifically intended for multiphasic clinical monitoring and surveillance. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les portiques stationnai- res sont sous forme d'hémi-arceaux disposés par paires (15, 16, 17, 18, 19 et 20) avec possibilité de bascule latérale de la paire de part et d'autre de la position centrale, et indépendamment l'un de l'autre, de sorte qu'une paire peut décaler 3) Device according to claim 1 characterized in that the stationary gantries are in the form of half-arches arranged in pairs (15, 16, 17, 18, 19 and 20) with the possibility of lateral tilt of the pair from and other of the central position, and independently of each other, so that a pair can shift <Desc/Clms Page number 242><Desc / Clms Page number 242> au maximum ses deux hémi-arceaux de 30 et au bout de chaque hémi-arceau est monté un tube à rayons X (8, 9, 10, 11, 12 et 13).  at most its two half-arches of 30 and at the end of each half hoop is mounted an X-ray tube (8, 9, 10, 11, 12 and 13). 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend six hémi- arceaux (15, 16,17, 18,19 et 20) aux extrémités desquels sont disposés six tubes (8,9, 10,11, 12, et 13) stationnaires à anodes de préférences fixes de part et d'autre du plan (x, y) du statif à l'intérieur duquel tournent cinq tubes à anodes tournantes (1, 2,3, 4 et 5), l'ensemble tournant autour d'un seul et même isocentre 1 et du support patient (24).4) Device according to claim 3 characterized in that it comprises six semicircles (15, 16,17, 18,19 and 20) at the ends of which are arranged six tubes (8,9, 10,11, 12, and 13) stationary with anodes of fixed preferences on both sides of the plane (x, y) of the stand inside which five rotating anode tubes (1, 2, 3, 4 and 5) rotate, the rotating assembly around one and the same isocenter 1 and the patient support (24).
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