Multi-modality imaging in planning patients with head and neck squamous cell carcinomas : myths and reality

Radiation oncology was these 20 last years revolutionized by the 3-dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT) and its technical evolution, the intensity modulated radiotherapy (IMRT). Thanks to steep dose gradient dose distribution, these techniques allow to conform the prescribed dose to the Planning Target Volume (PTV) while significantly decreasing the dose delivered to the Organs at Risk (OAR). One critical step remains the accurate definition of the Gross Tumor Volume (GTV). If the GTV is underestimated, there is a risk of missing part of the target. If the GTV is overestimated, the risk is to overirradiate normal tissues. Today's gold standard for GTV definition is the Computed Tomography (CT) scanner. We though know that its poor soft tissues contrast is a factor of variability for target definition purpose. AIMS : It can be hypothesized that, for Head and Neck Squamous Cell Carcinomas located in the oropharynx or the laryngo-hypopharynx, the use of other anatomical (like Magnetic Resonance Imaging - MRI) or functional (like positron emission tomography with either 11C-methionine - MET-PET- or 18F-fluorol-deoxy-glucose - FDG-PET) imaging modalities could complement CT for GTV delineation, and have an impact on subsequent CTV and PTV delineation and dose distribution to the non target tissues outside the PTV. RESULTS : We could demonstrate that, providing an adequate and controlled methodology concerning image coregistration and tumor volume delineation on functional images, differences were observed for the delineation of primary tumor volume or GTV according to the modality used. Moreover, the trends were the same for both locations studied (oropharyngeal and laryngo-hypopharyngeal) : CT, MRI and MET-PET volumes were not significantly different in absolute volumes, but there was no total overlap, each imaging modality having the tendency to visualize different types and relatively specific pathways of tumor extension (e.g. : cartilages in MRI). What was ver
INTRODUCTION : La radiothérapie moderne a terriblement évolué ces 20 dernières années grâce au développement de la radiothérapie conformationnelle tridimensionnelle (3D-CRT) et de son évolution technique, la radiothérapie par modulation d'intensité (IMRT). Grâce à la création de gradients de dose très raides, ces techniques permettent de conformer au mieux la distribution de la dose au "Planning Target Volume" (PTV) tout en diminuant de manière significative la dose délivrée aux Organes à Risque (OAR). La précision de la définition du "Gross Tumor Volume" (GTV) ou volume tumoral macroscopique reste une étape cruciale dans le sens où une sous-estimation du volume augmente le risque de sous-doser la dose délivrée à la tumeur. Dans l'autre sens, la surestimation du volume tumoral conduit immanquablement à une surirradiation des tissus sains. La tomographie computée par scanner (CT) est l'imagerie de référence pour la définition du GTV. Cependant, le manque de constraste entre tissus mous - à fortiori entre la tumeur et les tissus environnants- constitue un facteur de variabilité reconnu quant à la précision de délimitation du GTV. BUTS : Pour les cancers de la sphère cervico-maxillo-faciale, en particulier pour les tumeurs épithéliales oropharyngées et laryngo-hypopharyngées, démontrer que l'usage complémentaire d'une autre imagerie anatomique comme la résonance magnétique (IRM) ou fonctionnelle comme la tomographie par émission de positrons utilisant soit la méthionine marquée au carbone 11 (MET-TEP), soit le fluoro-déoxy-glucose marqué au fluor 18 (FDG-TEP) peut améliorer la précision de la délimitation GTV. Dans ce cas, démontrer également que cela a un impact sur la délimitation des CTV et PTV sous-jacents et, in fine, sur la distribution de la dose aux tissus sains extérieurs au PTV. RESULTATS : Moyennant l'utilisation adéquate et contrôlée de méthodes de corégistration des images et de délimitation automatique des volumes en imagerie fonctionnelle, nous avons pu
(MED 3)--UCL, 2005