Comparaison de fonctions d’évaluation biologiques en radiothérapie d’intensité modulée : étude bidimensionnelle

Résumé ntion de distributions de dose d’intensité modulée se fait par planification inverse, ce qui nécessite un algorithme d’inversion et une fonction objectif qui peut être physique ou biologique ; les fonctions objectif biologiques ayant pour but de quantifier la probabilité de l’issue favorable du traitement. L’algorithme d’inversion analytique utilisé se fonde sur l’analyse mathématique de la décomposition en valeurs singulières et propose autant de solutions qu’il y a de faisceaux élémentaires. À partir de la probabilité de contrôle tumoral, des probabilités de complications des tissus sains et de la probabilité de contrôle sans complications, trois fonctions d’évaluation biologiques des solutions sont définies et comparées par la différence des moindres carrés entre les distributions de dose prescrite et obtenue. La configuration dˈirradiation utilisée est simplifiée : prescription de Brahme (modèle bidimensionnel d’une irradiation pour cancer de la prostate) et neuf faisceaux (unidimensionnels). La détermination par critère biologique de la solution optimale permet d’augmenter la dose moyenne dans la tumeur ainsi que son homogénéité par rapport à l’optimisation physique. À l’inverse, les organes à risque sont alors moins protégés. L’imposition de contraintes pertinentes permet alors d’obtenir des distributions de dose satisfaisantes. Certaines limitations apparaissent au niveau de la validité des modèles et des données utilisés, ce qui pour l’instant nous semble exclure l’utilisation en routine clinique d’une optimisation uniquement biologique. La disponibilité future de nouvelles données biologiques permettra le développement et notamment l’utilisation clinique de l’optimisation biologique. ted intensity dose distributions are obtained by inverse planning. It requires an inversion algorithm and an objective function that can be physical or biological. The biological objective functions aim at quantifying the probability of the favourable end of the treatment. The inversion algorithm used is analytical and is based on the mathematical analysis of the singular values decomposition. It proposes as many solutions as there are elementary beams. From the Tumour Control Probability, Normal Tissue Complication Probabilities and complication free tumour control, three biological assessment functions of the proposed solutions are compared with the least square difference between the prescribed and obtained dose distributions. We used a simplified irradiation configuration : Brahme’s dose prescription (2D modelling of a prostate) and 9 beams (1D). The choice by mean of biological criterion of the optimal solution makes it possible to increase the average dose in the tumour, so as its homogeneity compared to physical optimisation. Conversely, the organs at risk are then less protected. The laying down of relevant constraints makes it possible to obtain satisfactory dose distributions. Concerning the validity of the models and data used, some limitations appear. At present time, it seems to exclude the use in clinical routine of an only biological optimisation. The future availability of new biological data will allow the development and in particular the clinical use of biological optimisation.