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PRINCIPES DE LA RADIOTHERAPIE DES TUMEURS DES VOIES AERO- DIGESTIVES SUPERIEURES Cours DES Oncologie (03 02 06) S.Chapet Centre Henry S. Kaplan

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PRINCIPES DE LA RADIOTHERAPIE DES TUMEURS DES VOIES AERO-

DIGESTIVES SUPERIEURES

Cours DES Oncologie (03 02 06) S.Chapet

Centre Henry S. Kaplan

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INTRODUCTION(1)Epidémio des cancers de la tête et du cou: environ 18 % de l ’ensemble des cancers en FranceAge moyen: 55-60 ansSexe ratio: 1 femme/10 hommes

Histo: carcinome epidermoïde > 90% cas, ou histo rares: UCNT, mélanome lymphome, cylindrome, ADK…

Bilan à distance: TDM cervico-thoracique, écho hépatique, 2ème localisation ORL ou œsophage, TEP

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INTRODUCTION(2)

RTE adjuvante exclusive ou concomitante à la chimio: rôle thérapeutique majeur

But de la RTE:

délivrer une dose tumoricide dans un volume ciblene pas dépasser dans les organes critiques une dose pouvant générer complications et séquelles

nécessité d ’une balistique optimale supposant masque de contention, TDM, dosimétrie informatisée.)

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INTRODUCTION(3)

Bases biologiques de la RTE de la tête et du cou Aspects physiques de la RTE: dose à délivrer, différents types de rayonnement, volume à traiter, fractionnement, étalement Modèles de dosimétrie selon les topographies: cavité buccale

oropharynx sinus ethmoïdo maxillaire pharyngo-larynx

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INTRODUCTION(4)

Organisation technique du traitement

Surveillance clinique en cours de RTE

Effets secondaires et complications

Conclusion

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BASES BIOLOGIQUES RTE TÊTE et COU (1)

Rayonnements ionisants des tissus: relarguage local d ’une quantité d ’énergie capable d ’altérer les liaisons chimiques intramoléculaires.Échelon cellulaire: radiolyse de l ’eau

radicaux libresmolécules oxydantes ou réductrices

atteinte des protéines membranaires et des macro molécules d ’ADN.

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BASES BIOLOGIQUES RTE TÊTE et COU (2)Niveau membranaire: *peroxydation de la double couche lipidique altération létale de la membrane*augmentation de la C protéine kinase apoptose: mort cellulaire programmée

sous contrôle de l ’anti oncogène p53: blocage du cycle C G1-S réparation ou mort par apoptose

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BASES BIOLOGIQUES RTE TÊTE et COU (3)niveau des macromolécules d ’ADN:

principal mécanisme de mort cellulaire radio induite ruptures mono ou doubles brins à l ’origine de lésions létales ou sub létales:délétion, translocation, inversion des chromosomes.Le nombre d ’anomalies chromosomiques étant proportionnel à la dose reçue.

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BASES BIOLOGIQUES RTE TÊTE et COU (4)Interactions à l ’échelon cellulaire

G0G1

S

G2

M

Cellules radiosensiblesblocage en G2f(dose)mort cellulaire en mitoseou mort reproductive

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BASES BIOLOGIQUES RTE TÊTE et COU (5)

Le tissu cancéreux est composé de cellules clonogènes, de cellules en cycle classique et de cellules quiescentes.

La radio curabilité est facteur de:

la dose totaledu volume tumoral du type histo (d° de différenciation)

Probabilité de stérilisation de la tumeur est une fonction sigmoïde de la dose

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BASES BIOLOGIQUES RTE TÊTE et COU (6)

Existence d ’un seuil critique ~ 55 Gycourbe exponentielle avec ascension rapide

Dose (Gy)

% d

e co

ntr

ôle

tum

oral

(%

)

55 70

10

90

Gy = unité de doseénergie de 1 joule par kg de tissu irradié1 Gy ~ 200 000ionisations par cellule

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (1)DOSE(1)

Modèles biologiques: D37 (réduction des cellules tumorales à 37% de la pop initiale): 1 Gy D37 2.5 Gy dans les carcinomes.

Fletcher a montré que des doses de 45-50 Gy en 5 semaines contrôlaient 90% des amas cellulaires .

RTE exclusive des carcinomes ORL:

70 Gy en 7 semaines et 35 fractionscompromis entre probabilité de stérilisation de la tumeur et tolérance des tissus sains

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (2)DOSE(2)

RTE post opératoire des carcinomes ORL

intérêt: s ’adapte aux données histo45-50 Gy dans le lit tumoral +/-10 à 25 Gy selon marges. meilleur contrôle local

RTE pré opératoire des carcinomes ORL

intérêt: cellules mieux oxygénées mais chirurgie retardée et + compliquée. Essai 73-03 RTOG: 50 Gy préop versus 60 Gy post op.

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (3)DOSE(3) RTE des aires ganglionnaires:

*en l ’absence de curage:aire envahie: 70 Gyaire adjacente: 54 Gyaire à distance: 44 Gy- 50 Gy

*après curage:aire envahie sans rupture capsulaire: 54 Gyaire envahie avec rupture capsulaire: 64 Gyaire adjacente à une aire envahie: 54 Gy

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (5)Types de rayonnements (1)

Photons du Co60 ou issus d ’accélérateurs: énergie de 4 à 6 Mv Electrons de 8 à 12 MeV

Prof traversée (cm)

% de la dose 2 3 4 5 6 7

6 Mev

9 12 15 Mev80

100

Épaisseur cou (~ 10 cm)

% de la dose

80

100

6 Mev9 Mev

12 Mev

15 Mev

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (6)Types de rayonnements(2)Curiethérapie

Technique des tubes plastiques ou des gouttières vectricesChargement différé par Ir192

Implantation selon les règles du système de ParisIndication: petites tumeurs de l ’oropharynx ou de la cavité buccale, nasopharynxDose délivrée: 65-70 Gy si exclusive, 20 à 35 Gy en boost après RTE

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (7)Volume (1)RTE conformationnelle:Principe des réductions progressives des vol.Détermination clinique et scannographique reportées sur TDM de repérage

GTV: gross tumor volume = volume tumoral macroscopique

CTV: clinical target volume = volume cible anatomique, inclut les extensions µ

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PTV

CTVIM SM

ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (8)Volume (2)

PTV:planning target volume = Volume cible prévisionnel ~CTV + marges:IM: marge interne ~ mvts φdes organesSM: set up margin ~ inexactitudes de mise en place, Incertitudes dosimétriques

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU(9)Volume (3)

CTV = GTV + 1,5 cm; PTV = CTV + 0,5 cmPrescription des doses de références aux GTV et CTV-T et CTV-N.Connaissance des doses max et dose min reçues dans le PTV.Evaluation des doses reçues dans les organes à risques. OAR: moëlle, parotides, mandibule…HDV: histogramme dose volume

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (10)Volume (4) Volume ganglionnaire (1):Classification de Robbins (Academy’s comittee for Head and Neck Surgery and Oncology)

Aire I= sous mentosous maxillaireAire II= jugulo-carotidien (JC) supAire III= JC moyenAire IV= JC inf et Sus claviculaireAire V: cervical postAire VI: prélaryngée

+Aire rétropharyngée

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (11)Volume (5) Volume ganglionnaire (2):Risque d ’envahissement ganglionnaire est fonction du T

de la topographie:Risque élevé: palais mou, base de langue, p. pharyngée post, nasopharynxRisque faible: cordes vocales, oreille moy.

Extension contro-latérale: cavité buccale et oropharynx (10 à 20% selon séries)

skip méta: cavité buccale vers aires IV et V

Grégoire Cancer Radiothérapie 2001. 5; 614-28

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (12)Volume (6) Proba. d’atteinte ggl si Tx No de cavité buccale

Site T curage (n) % d ’envahissement ggl

I II III IV V

langue m. 58 14 19 16 3 0plancher b. 57 16 12 7 2 0gencive 52 27 21 6 4 2CIM 16 19 12 6 6 0joue face int. 9 44 11 0 0 0

192 dissections au MSKCC: 1965 < < 1986

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (13)Volume (7) Proba. d’atteinte ggl si Tx No de l ’oropharynx

Site T curage (n) % d ’envahissement ggl

I II III IV V

base de l. 21 0 19 14 9 5+ valléculeamygdale 27 4 30 22 7 0

48 dissections au MSKCC: 1965 <<1986

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (14)Volume (8) Proba. d’atteinte ggl si Tx No de l ’hypo. ou larynx

Site T curage (n) % d ’envahissement ggl

I II III IV V

sinus piri. 13 0 15 8 0 0paroi pharyn. 11 0 9 18 0 0larynx sus gl. 65 6 18 18 9 2larynx 14 0 21 29 7 7

103 dissections au MSKCC: 1965<<1986

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (15)Volume (9)

Recommandations RTE des aires ganglionnaires selon la topographie et le TNM

Localisation Aires ggl à traiter

N0-N1 N2b

cavité b. I, II, III (+/-IV) I,II, III, IV, V

oropharynx II, III, IV I,II, III, IV, V+/-rétro + rétro.

hypopharynx II, III, IV(+/-VI) I à V+rétro

larynx II,III, IV (+/-VI) II à V (+/-VI)

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (16)Volume (10) rhinopharynx: RTE des aires: II à V + rétro

RTE conformationnelle: RTE ganglionnaire homolatérale pour les T1, T2 sauf pour les tumeurs médianes, ex:base de langue,voile et luette, paroi post, épiglotteRTE ggl bilatérale pour les T3 T4, quelque soit la topographie

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (17)dosimétrie cavité buccale

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (18)dosimétrie cavité buccale

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (19)dosimétrie cavité buccale

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (20)Oropharynx

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (21)Ethmoïde

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (22)Ethmoïde

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (23)Larynx (corde vocale T1)

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (24)Larynx (corde vocale T1)

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU(25)Radiothérapie conformationnelle d’intensité modulée (RCMI)Progrès technologiques: collimateurs multilames, imagerie portale… a permis d’optimiser la distribution de dose et d’obtenir par RCMI des isodoses incurvées ajustées au volume ciblePlanification inverse:Quels sont les paramètres du traitement que l’on doit utiliser pour respecter des contraintes physiques et biologiques de dose dans un volume donné

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (26)RCMISystème de planification inverse:

- modèle d’optimisation: plan de traitement avec contraintes de dose dans le GTV, PTV, OAR et priorités

- algorithmes d’optimisation: calcul des intensités des faisceaux élémentaires ou modulation de la fluence méthode: déplacement des lames, exposant chaque partie du champ durant une fraction variable du temps de la séance. Résolution dans le sens ┴: f° (largeur des lames).déplacement: continu ou discontinu ( step and shoot)

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (27)RCMISegmentation du champ, modulation de la fluence

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (28)

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (29)

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (30)Fractionnement (1)

nombre de séances pour délivrer la dose totale

normofractionnement: 70 Gy, 5 fr de 2 Gy par semaine1,8 < < 2,25 Gy / fraction.

le fractionnement un effet différentiel:

tissu sain (4 à 6 H pour réparer les lésions sub létales de l ’ADN) / tissu tumoral

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (31)Fractionnement (2)

Dose

Pro

babi

lité

(%

) Contrôle local toxicité

modèle linéaireQuadratique:

S= e-(d + dD)

: mortalité par lésion nonréparables

:mortalité par lésion réparables / = témoin de la Se des tissus aux changement de fractionnement

Indexe

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (32)fractionnement (3)

traitement hypofractionné: traitement palliatif

traitement hyperfractionné: 2 à 3 séances / Jbut: éviter la repopulation cellulaire entre 2 séances. Tissus sains à renouvellement rapide et tissu cancéreux / : 10 < < 15: faible Se au dose / fraction, mais f°(Dose, étalement)

Tissus sains à renouvellement lent / :1< <5: très Se aux fortes dose / fraction

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (33)Etalement

Durée totale du traitement, étalementclassique: 7 semaines, influence la toxicitéaigüe.

Allongement de l ’étalement de 10 jours une baisse du contrôle local de 10 à 14 %. RTE séquentielle ou split course: intervalle maximum de 15 J entre les séries si but curatif (Wang) sinon réservée au traitements palliatifs.

Accélération: d° de réduction de l ’étalementRationnel: tumeur ORL: Tpot médian ~ 3J

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (34)

Essais de modification du fractionnement (1)> 20 essais randomisés

Essais hyperfractionnés purs EORTC (92):356 pts T2-T370 Gy /7 sem

80,5 Gy /7 sem 2 x 1,15 Gy / J

amélioration du contrôle locale 56% versus 38% (p= 0,02). Analyse multivariée:T et fractionnement seuls fact indépendants

pour le contrôle loco-régionalN et index de Karnofski facteurs pronostiques pour la survie

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (35)Essais de modification du fractionnement (2) essais hyperfractionnés accélérés Etude du RTOG (90-03):

70 Gy/35 f/46 J 80,5 Gy / 2 x 1,2 Gy / J/ 68 f / 7 sem67.2 Gy /2 x 1.6 Gy / J/ avec split course (2 sem)/ 42 f/ 6 sem72 Gy ) / 42 f/ 6 sem avec concomitant boost 1.8 Gy +1.5 Gy 12 J

Amélioration du contrôle local bras 2 et 4 (54,4 et 54,5% versus 46 et 47,5 % à 2 ans), même survie globale, toxicité de grade III augmentée

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (36)Essais de modification du fractionnement (3)et essais hyperfractionnés accélérés

Continous Hyperfractionnated Accelerated Radiation Therapyn=198 pts: R 66 Gy en 6,5 sem (f= 2 Gy)

54 Gy: 3 x 1,5 Gy / J /12 JT3, T4: contrôle local augmenté de 14 %

EORTC 22851: n= 525 pts T2-T4 70 Gy / 7 sem 72 Gy / 5 sem= 3 x 1,6 Gy contrôle loco-régional augmenté de 15 % (p=0,002) toxicité aigüe et tardive très augmentées

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (37) Essais de modification du fractionnement (4)

RTE hyperfractionnée pure: contrôle local par dose à morbidité constante, indiqué pour T à cinétique lente ( Tpot > 4J)

RTE hyperfractionnée accélérée: indiquée si T à cinétique rapide ( Tpot < 4J)nécéssité d ’un intervalle > 4 H entre les séances.Risque de toxicité tardive , dose médullaire réduite

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ASPECTS PHYSIQUES RTE TÊTE ET COU (38)HypoxieCellule hypoxique: 3 fois plus radiorésistante qu ’une cellule bien oxygénée. L ’O2 dommages non réparables des radiations sur l ’ADN.La pO2 des tumeurs est < pO2 tissus sains;

Dische: 23 / 25 études cliniques: l ’anémie réponse à la RTE

Overgaard dans une méta analyse sur 73 essais: O2 contrôle local des cancers ORL = discrète de la survie.Utilité clinique: carbogène, nicotinamide, l ’EPO

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ORGANISATION TECHNIQUE DU TRAITEMENT (1)

Masque de contention

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ORGANISATION TECHNIQUE DU TRAITEMENT (2)

TDM de repérage

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ORGANISATION TECHNIQUE DU TRAITEMENT (3)

Contourage des volumes

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ORGANISATION TECHNIQUE DU TRAITEMENT (4)

Simulation

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ORGANISATION TECHNIQUE DU TRAITEMENT (5)

Repérage des faisceaux

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ORGANISATION TECHNIQUE DU TRAITEMENT (6)

Séance de traitement

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ORGANISATION TECHNIQUE DU TRAITEMENT (7)

Contrôle de qualité:films ou imagerie portale

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SURVEILANCE CLINIQUE DURANT LA RTE (1)Effets secondairesApparition en cours de 3ème semaine de RTE de mucite, épithélite et de xérostomie et troubles du goût

hygiène bucco-dentaire: bains de bouche, arrêt du tabac traitement antalgique des mucites surveillance du poids: support nutritonnel, pose de sonde naso gasrique, gastrostomie traitement local des épithélites Eviter toute interruption du traitement

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SURVEILANCE CLINIQUE DURANT LA RTE (2)Effets secondairesépithélite sèche desquamative

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SURVEILANCE CLINIQUE DURANT LA RTE (3)Effets secondairesépithélite exsudative avec croûtes

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EFFETS SECONDAIRES TARDIFS Complications (1)influence de la dose du volume, du fractionnement et de la dosimétrie, gradées selon critères EORTC et du RTOG Atrophie des glandes salivaires: parotides et (sous maxillaires)

réduction du flux à partir de 10-14 Gy, indétectable après 40 Gy

restauration possible si dose moy < 40 Gy traitement préventif: champs

asymétriques, RCMI ( dose moy < 30 Gy dans la parotide controlatérale), amifostine

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EFFETS SECONDAIRES TARDIFS Complications (2) myélite radique: signe de Lhermitte, troubles sensitifs et moteurs...Dmax = 50 Gy en normofrac

45 Gy en RT/CT et hyperfractionnée 35 - 40 Gy en RTE acélérée

sclérose des ptérygoïdiens et des masséters Dmax à l’ATM< 65 Gy

ostéoradionécrose de la mandibule Dmax mandibule < 65 Gy, f( dents résiduelles)

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EFFETS SECONDAIRES TARDIFS ET Complications (3)tractus orbitaire

Cristallin : D max < 15 Gy 1Gy/F Pas de complication si

Dmax < 5 Gy

• Retine : V50% < 45 Gy

• Nerfs optiques : Dmax < 60 Gy 1.8-2

Gy/F • Chiasma:

Dmax < 60 Gy 1.9-2Gy/F

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CONCLUSION (1)

RTE: rôle thérapeutique majeur dans les cancers tête et cou (extension loco-régionale); elle délivre des doses élevées.

Détermination du volume cible et des organes critiques (ATM, gldes salivaires...) de + en + précise/ scanner dosimétrique. But: approche de + en +conformationnelle. avec RCMI éventuellement

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CONCLUSION (2)

Cinétique de prolifération des tumeurs tête et cou correspond aux modèles radio biologiquesMeilleur connaissance des Tpot devrait permettre d'adapter le fractionnement et l ’étalement appropriés à chaque tumeur.

Surveillance clinique essentielle durant le traitement pour la tolérance, l ’état nutritionnel et le support psychologique