Développement et validation d'une méthode de calcul indépendant des unités moniteur basée sur les simulations Monte Carlo pour la vérification des traitements IMRT

Résumé : La radiothérapie par modulation d'intensité (IMRT) est une technique de traitement qui utilise des faisceaux dont la fluence de rayonnement est modulée. L'IMRT, largement utilisée dans les pays industrialisés, permet d'atteindre une meilleure homogénéité de la dose à l'intérieur du volume cible et de réduire la dose aux organes à risque. Une méthode usuelle pour réaliser pratiquement la modulation des faisceaux est de sommer de petits faisceaux (segments) qui ont la même incidence. Cette technique est appelée IMRT step-and-shoot. Dans le contexte clinique, il est nécessaire de vérifier les plans de traitement des patients avant la première irradiation. Cette question n'est toujours pas résolue de manière satisfaisante. En effet, un calcul indépendant des unités moniteur (représentatif de la pondération des chaque segment) ne peut pas être réalisé pour les traitements IMRT step-and-shoot, car les poids des segments ne sont pas connus à priori, mais calculés au moment de la planification inverse. Par ailleurs, la vérification des plans de traitement par comparaison avec des mesures prend du temps et ne restitue pas la géométrie exacte du traitement. Dans ce travail, une méthode indépendante de calcul des plans de traitement IMRT step-and-shoot est décrite. Cette méthode est basée sur le code Monte Carlo EGSnrc/BEAMnrc, dont la modélisation de la tête de l'accélérateur linéaire a été validée dans une large gamme de situations. Les segments d'un plan de traitement IMRT sont simulés individuellement dans la géométrie exacte du traitement. Ensuite, les distributions de dose sont converties en dose absorbée dans l'eau par unité moniteur. La dose totale du traitement dans chaque élément de volume du patient (voxel) peut être exprimée comme une équation matricielle linéaire des unités moniteur et de la dose par unité moniteur de chacun des faisceaux. La résolution de cette équation est effectuée par l'inversion d'une matrice à l'aide de l'algorithme dit Non-Negative Least Square fit (NNLS). L'ensemble des voxels contenus dans le volume patient ne pouvant être utilisés dans le calcul pour des raisons de limitations informatiques, plusieurs possibilités de sélection ont été testées. Le meilleur choix consiste à utiliser les voxels contenus dans le Volume Cible de Planification (PTV). La méthode proposée dans ce travail a été testée avec huit cas cliniques représentatifs des traitements habituels de radiothérapie. Les unités moniteur obtenues conduisent à des distributions de dose globale cliniquement équivalentes à celles issues du logiciel de planification des traitements. Ainsi, cette méthode indépendante de calcul des unités moniteur pour l'IMRT step-andshootest validée pour une utilisation clinique. Par analogie, il serait possible d'envisager d'appliquer une méthode similaire pour d'autres modalités de traitement comme par exemple la tomothérapie. Abstract : Intensity Modulated RadioTherapy (IMRT) is a treatment technique that uses modulated beam fluence. IMRT is now widespread in more advanced countries, due to its improvement of dose conformation around target volume, and its ability to lower doses to organs at risk in complex clinical cases. One way to carry out beam modulation is to sum smaller beams (beamlets) with the same incidence. This technique is called step-and-shoot IMRT. In a clinical context, it is necessary to verify treatment plans before the first irradiation. IMRT Plan verification is still an issue for this technique. Independent monitor unit calculation (representative of the weight of each beamlet) can indeed not be performed for IMRT step-and-shoot, because beamlet weights are not known a priori, but calculated by inverse planning. Besides, treatment plan verification by comparison with measured data is time consuming and performed in a simple geometry, usually in a cubic water phantom with all machine angles set to zero. In this work, an independent method for monitor unit calculation for step-and-shoot IMRT is described. This method is based on the Monte Carlo code EGSnrc/BEAMnrc. The Monte Carlo model of the head of the linear accelerator is validated by comparison of simulated and measured dose distributions in a large range of situations. The beamlets of an IMRT treatment plan are calculated individually by Monte Carlo, in the exact geometry of the treatment. Then, the dose distributions of the beamlets are converted in absorbed dose to water per monitor unit. The dose of the whole treatment in each volume element (voxel) can be expressed through a linear matrix equation of the monitor units and dose per monitor unit of every beamlets. This equation is solved by a Non-Negative Least Sqvare fif algorithm (NNLS). However, not every voxels inside the patient volume can be used in order to solve this equation, because of computer limitations. Several ways of voxel selection have been tested and the best choice consists in using voxels inside the Planning Target Volume (PTV). The method presented in this work was tested with eight clinical cases, which were representative of usual radiotherapy treatments. The monitor units obtained lead to clinically equivalent global dose distributions. Thus, this independent monitor unit calculation method for step-and-shoot IMRT is validated and can therefore be used in a clinical routine. It would be possible to consider applying a similar method for other treatment modalities, such as for instance tomotherapy or volumetric modulated arc therapy.

Présentation de la méthode de revue systématique BEST

Séance de travail de la Direction des Soins, CHUV, Lausanne

L'immunoscintigraphie par les anticorps monoclonaux radiomarqués. Evolution d'une méthode de diagnostic du cancer et espoir d'une nouvelle forme de thérapie [Immunoscintigraphy using radio-labeled monoclonal antibodies. Development of a method of cancer diagnosis and hopes for a new form of therapy].

Personal results are presented to illustrate the development of immunoscintigraphy for the detection of cancer over the last 12 years, from the early experimental results in nude mice grafted with human colon carcinoma to the most modern form of immunoscintigraphy applied to patients, using I123 labeled Fab fragments from monoclonal anti-CEA antibodies detected by single photon emission computerized tomography (SPECT). The first generation of immunoscintigraphy used I131 labeled, immunoadsorbent purified, polyclonal anti-CEA antibodies and planar scintigraphy, as the detection system. The second generation used I131 labeled monoclonal anti-CEA antibodies and SPECT, while the third generation employed I123 labeled fragments of monoclonal antibodies and SPECT. The improvement in the precision of tumor images with the most recent forms of immunoscintigraphy is obvious. However, we think the usefulness of immunoscintigraphy for routine cancer management has not yet been entirely demonstrated. Further prospective trials are still necessary to determine the precise clinical role of immunoscintigraphy. A case report is presented on a patient with two liver metastases from a sigmoid carcinoma, who received through the hepatic artery a therapeutic dose (100 mCi) of I131 coupled to 40 mg of a mixture of two high affinity anti-CEA monoclonal antibodies. Excellent localisation in the metastases of the I131 labeled antibodies was demonstrated by SPECT and the treatment was well tolerated. The irradiation dose to the tumor, however, was too low at 4300 rads (with 1075 rads to the normal liver and 88 rads to the bone marrow), and no evidence of tumor regression was obtained. Different approaches for increasing the irradiation dose delivered to the tumor by the antibodies are considered.

Les trajectoires migratoires: entre flux, filières et mythes : le cas des italiens du canton de Vaud

La complexité des parcours migratoires italiens, malgré la vaste littérature existante, n?a été souvent étudiée en profondeur qu'au niveau de la Confédération Helvétique ou bien dans le cadre d'un thème spécifique lié, plus en général, à la présence italienne en Suisse. En ce qui concerne le canton de Vaud, il n'existe pas, à notre connaissance, une étude scientifique spécifique sur la communauté italienne du canton. Il existe, bien sûr, des études concernant des thèmes spécifiques - nous y avons d?ailleurs contribué -, mais en réalité cette communauté reste méconnue dans son ensemble. Si des études scientifiques ou de vulgarisation ont mis en valeur certaines spécificités surtout historiques de cette communauté étrangère du canton de Vaud et de Suisse Romande, la parole n?a pas souvent été offerte à ces mêmes Italiens. C?est en partie dans le dessin de leur donner la parole, pour se raconter et pour raconter leur histoire de l?immigration italienne de l?aprèsguerre dans le canton de Vaud que ce travail a été fait. Il ne s?agit pas de l?objectif originel de cette recherche, surtout centré sur l?individuation des caractéristiques géographiques de la communauté italienne du canton de Vaud et moins axé sur les pratiques et la parole des migrants en question. Ce n?est qu?au fil des rencontres, des discussions, de résultats scientifiques qui sentaient le déjà vu, que le projet de thèse initial a évolué en allant vers les migrants, parfois « au détriment de la science pure » mais toujours en cherchant à rendre à ces Italiens leur statut d?individus à part entière. Il faut dire en outre que les études scientifiques ou les articles de vulgarisation existants n?ont pas souvent pris en considération la dimension spatiale. Cela ne concerne pas que les écrits concernant les Italiens de Suisse romande ou de la Confédération helvétique mais, plus généralement, l'ensemble des pays où la présence d?une population d'origine italienne constitue une part considérable de la présence étrangère ou d'origine étrangère. Ce qui laisse des creux assez importants dans les connaissances - par les acteurs bien sûr - non seulement des parcours migratoires mais aussi dans l?analyse des diverses spatialités qui, sommées, superposées, entrecroisées, juxtaposées, constituent l?une des composantes majeures de tout mouvement migratoire. Le parcours de recherche et quelques résultats Partis de schémas et de connaissances scientifiques « certaines » sur les phénomènes migratoires, nous avons dû nous obliger à revoir nos certitudes et à nous former tout en poursuivant notre chemin de recherche. Les connaissances et les compétences acquises « en route » nous ont bien confirmé que, pour chercher à pénétrer dans l?écheveau des parcours migratoires, il nous fallait abandonner l?idée de pouvoir les mesurer. Si quelques velléités quantitatives nous animaient encore, les acteurs de terrain nous ont bien aidé à les dépasser, à ne pas nous conformer au dictat de vouloir à tout prix mesurer un phénomène aussi opaque que les trajectoires migratoires. Par les reconstructions et les constructions en acte de ces mêmes trajectoires, nos témoins nous ont non seulement informés mais aussi formés à la découverte et à la reconstruction « bribe par bribe » - selon l?expression de Xavier Piolle » (Piolle, 1990, p. 149) - ce cette matière dense que sont les parcours migratoires des Italiens du canton de Vaud et cherchant à définir une grille de lecture de cet objet d?étude opaque et sinueux. Au fur et à mesure que cette grille se construisait, il nous paraissait de plus en plus clair que les Italiens mobilisés dans la recherche étaient en train de nous informer sur l?existence d?un mode de vie centré sur plusieurs références spatiales, sociales et culturelles qui ne pouvait en aucune manière s?apparenter aux modèles de sédentarité et de mobilité « reconnus » par les académiciens et les gens communs. Ce mode de vie centré sur des ancrages, réels ou bien cristallisés dans la mémoire et régulièrement « re-vivifiés », est axé sur une mobilité et un mouvement qui prennent leur source dans des racines « ancestrales » ou actuelles. Dans ce nouveau mode de vie, que devient l?espace ? Il se fait un réseau fondé sur des références spatiales concrètes et quotidiennes et sur des références symboliques qui, malgré les obligations du quotidien et de la vie réelle, ne s?effacent jamais. L?ensemble de ces références sont constitutives de l?espace du migrant et de son mode de vie entre sédentarité et mobilité - anciennes et nouvelles -. Ce mode de vie est fait de ruptures, ces mêmes ruptures qui sont parfois incompréhensibles aux non-migrants, à tous ceux qui ne comprennent pas la « non conformation » du migrant à un modèle sédentaire. Ce modèle, apparemment révolutionnaire, n?est qu?un tout premier exemple, le plus ancien peut-être, des nouveaux modes de vie qui commencent à s?affirmer et à s?ancrer dans nos sociétés actuelles. Le migrant a été et continue d?être une sorte d? « éclaireur » pour ces mêmes sociétés qui, pourtant, n?arrêtent pas de le considérer « Autre » et « hors norme » par rapport au modèle de sédentarité « monolithique » dominant. Le migrant, l? « homme porteur d?un ailleurs » plus ou moins lointain, nous enseigne que de nos jours être pluriel risque bien d?être un atout, que la (re)construction de nos identités nous ouvre au principe de la multiplicité et de l?altérité. Il est bien évident que pour arriver à entrer dans cette matière fluide, multiple et complexe, nous avons dû abandonner les chemins scientifiques habituels et que nous avons dû nous concentrer sur l?émergence de « bribes » plus que sur les données concrètes et mesurables concernant les Italiens du canton de Vaud. D?objet principal de la recherche qu?elle était, la communauté italienne du canton de Vaud s?est transformée en « objet instrumental », c?est-àdire en outil nécessaire à l?émergence et à l?étude des trajectoires migratoires des Italiens vivant dans cette région. Ce choix fait au cours de la recherche risque de ne pas satisfaire tous ceux qui voudraient « en savoir plus » sur la communauté italienne et qui rechercheraient dans ce travail des informations « factuelles » et mesurables. Nous avons été tenté par ce type d?approche, nous avons même cherché à la mettre en pratique : les résultats peu parlants pour nos interrogations sur les trajectoires migratoires nous en ont dissuadé. Cette recherche risque par ailleurs de décevoir également tous ceux qui y rechercheraient des mesures d?application concrètes. L?objectif de la recherche n?était pourtant pas la définition de modes opérationnels pour agir dans le cadre de la communauté italienne mais plutôt la découverte, par le terrain et en partenariat avec les Italiens mobilisés par les enquêtes, des tenants et aboutissants - les plus importants du moins - des trajectoires migratoires. Nous considérons que la compréhension des mécanismes et des spécificités des parcours migratoires, y compris leurs contradictions et parfois leurs anachronismes, est centrale, préalable à toute action éventuellement normative ou correctrice. Il ne nous appartient donc pas de faire des recommandations, de suggérer des décisions : seule l?action informative nous revient et nous appartient. Tel était bien le but de cette recherche. Les nouvelles pistes de recherche Notre action informative consiste dans la diffusion des résultats obtenus ainsi que dans la mise en évidence et la suggestion de nouvelles pistes de recherche et d?enquête, soit réflexives soit applicatives. Il nous paraît évident que se passer d?une réflexion « genrée » des migrations pourrait limiter la découverte des ressources existantes chez les migrants ainsi que rendre partielle la compréhension des problèmes « migratoires » anciens et nouveaux. L?approche genrée, bien que peu pratiquée jusqu?à présent, est une ressource « ancienne » mais longtemps considérée accessoire par les chercheurs tout comme par les édiles. La compréhension des spécificités et des différences dans les besoins et les aspirations des migrants et des migrantes peut conduire à devoir repenser toute action normative et correctrice, toute décision et tout choix qui, sans la prise en compte de cette composante, seraient nécessairement « artificiels » et ne correspondraient pas à la réalité migratoire. Si au début de cette recherche le chemin « genré » nous paraissait difficile à parcourir, dans le cadre des enquêtes sur le terrain en particulier - cette difficulté nous a dissuadé d?en faire l?objet « central » de notre recherche -, aujourd?hui l?acceptation du changement du rôle de la femme migrante - ainsi que les changements de cette même femme, moins passive et bien plus à même d?exprimer ses besoins et ses envies - nous rassure sur les opportunités de recherche futures ainsi que sur la portée des décisions futures concernant les migrants. La piste des jeunes migrants nous paraît aussi centrale et fondamentale dans les réflexions et les applications futures. Les modèles, les modes et les choix d?intervention sur le terrain font encore trop souvent référence à une réalité migratoire qui n?est plus ou bien qui prend encore en considération des références qui ne « font plus sens » pour les jeunes migrants. Les approches intergénérationnelles commencent timidement à se diffuser, tout en gardant une « aura » expérimentale qui risque de retarder la diffusion de ce mode de réflexion et d?action de la part des édiles comme des chercheurs. Il serait pourtant indispensable de ne pas trop prolonger cette expérimentation car la réalité de nos sociétés nous montre bien que la valorisation de quelques-unes des composantes « migratoires » augmente les risques d?affaiblissement des réseaux sociaux existants - les réseaux migratoires dans ce cas spécifique -. La réalité de nos sociétés, et de la société vaudoise dans ce cas particulier, nous donne aussi clairement l?indication d?une nouvelle réalité migratoire dans la communauté italienne : celle des « high skilled ». Composante marginale pendant des décennies, elle a acquis au cours des années ?90 du poids et de la visibilité. Sommes-nous face à une nouvelle « vague » migratoire, italienne dans ce cas spécifique, moins « redoutable » que les précédentes car constituée d?individus à même de s?intégrer plus facilement dans la société locale ? Ou bien sommes-nous face à la « concrétisation » et visibilisation d?un nouveau mode de vie, centré sur la mobilité, sur la « transition mobilitaire » dont nous parle Rémy Knafou ? Il est évident que la matière est encore assez « brute », qu?il nous manque des références spécifiques pour mieux entrer en matière et argumenter. Certains Pays occidentaux ne sont-ils pas en train de se demander comment rechercher et recruter des professionnels « high skilled » ? Cette nouvelle vague migratoire est peut-être composée par des « éclaireurs » qui expérimentent un nouveau mode de vie et de valorisation de leurs compétences professionnelles « au-delà des frontières nationales » et qui s? « alimentent » de mobilités successives. Cet ensemble de pistes, mais il y en a d?autres que nous pourrions cerner en allant plus en profondeur au sein des plus importantes, s?est révélé à nous par la manière de conduire notre recherche. Celle-ci en effet nous a demandé bien des parcours « à rebours », bien des remises en question, bien des périodes de prise de distance en regard d?une matière d?analyse qui, au fil du temps, s?est faite plus dense et plus problématique. Il nous paraît fondamental de rappeler encore une fois que la recherche n?a abouti que grâce au travail conduit sur le terrain par le chercheur, en observateur et en enquêteur d?abord, en acteur et partenaire de terrain par la suite. Cette méthode de recherche, parfois encore plus spiraliforme que les parcours migratoires, nous a permis de nous construire un « savoir être chercheur » et, par conséquent, un « savoir faire la recherche » dans le champ migratoire que nous n?envisagions pas au début de ce travail. L?acquisition de ces savoirs et les choix méthodologiques assumés nous paraissent encore plus indispensables à la fin de cette étude. Il ne s?agit pas de choix « partisans ». Nous avons bien expérimenté et cherché à utiliser les diverses approches possibles. Il s?agit plutôt de choix devenus nécessaires afin de mener la recherche à terme. Après maintes tentatives méthodologiques, nous avons bien compris qu?il existe des objets d?étude qui nécessitent l?adaptation du chercheur à leurs spécificités. Nous sommes convaincu que, voulant dépasser la phase purement « comptable » ou exploratoire d?un objet complexe et problématique comme les trajectoires migratoires, les méthodes d?enquête sur le terrain et avec les acteurs de terrain, restent les seules qui nous aident à pénétrer dans l?objet de recherche lui-même, qui nous soutiennent dans l?exploration sur la durée, qui nous permettent, par l?échange de savoirs différents, de participer à la recherche du « dedans », qui nous incitent à la confrontation de nos savoirs « savants » avec d?autres savoirs encore plus « savants » mais qui ne sont pas au bénéfice de la même légitimité.