Hypofractionnement : repousser les limites des performances des MLC

L’avantage clinique de la radiothérapie hypofractionnée est évident depuis un certain temps. Les patients atteints de cancer bénéficient d’une dose par fraction plus élevée, ce qui leur permet de terminer leur radiothérapie beaucoup plus rapidement que ne le permettent les schémas de traitement conventionnels, et ce de manière tout aussi sûre et efficace. Imaginez moins de visites à l’hôpital, un retour plus rapide dans la famille et, dans certains cas, une amélioration de la traitabilité et des résultats. Les possibilités à long terme pour les prestataires de soins de santé sont tout aussi convaincantes : une dose plus élevée par fraction (et moins de fractions) se traduit par une efficacité significative du flux de travail, une réduction du coût des soins et, en fin de compte, une augmentation du nombre de patients. Tout cela semble encore plus convaincant dans un contexte d’incidence croissante du cancer dans le monde entier et de la pandémie de coronavirus qui nous frappe de plein fouet.

Toutefois, à l’heure actuelle, le défi pour les équipementiers en radiothérapie et la chaîne d’approvisionnement au sens large est de trouver les technologies et les protocoles de traitement qui permettront d’obtenir ces résultats cliniques et économiques à une certaine échelle. Pour commencer, l’équipe de radio-oncologie doit pouvoir maintenir une précision et une exactitude submillimétriques tout au long du traitement : en identifiant l’emplacement de la mire dans le corps ; en détectant, en suivant et en corrigeant automatiquement le mouvement de la mire (dû à la respiration et au péristaltisme, par exemple) ; et en redirigeant précisément le faisceau en temps réel pour permettre l’utilisation clinique de marges plus petites afin de réduire les effets secondaires du traitement.

Dans cette optique, une initiative allemande de R&D vise à établir une « nouvelle référence standard » pour les performances du collimateur multilames (MLC), un élément essentiel des accélérateurs linéaires de radiothérapie utilisés pour les traitements de pointe du cancer tels que l’hypofractionnement et l’ultrahypofractionnement. L’entreprise commune industrie-académie, qui a reçu le soutien du gouvernement régional bavarois au début l’année, réunit LAP, le spécialiste de l’assurance qualité en matière de laser et de radiothérapie, et l’Institut d’ingénierie médicale de la Ostbayerische Technische Hochschule (OTH) Amberg-Weiden (Université des sciences appliquées). Leur objectif : une unité de commande et d’entraînement de nouvelle génération qui promet une amélioration significative de la vitesse et de la précision du sous-système du MLC, et plus précisément de la série de « lames » de tungstène à commande indépendante (généralement entre 120 et 160) utilisées pour modeler et faire varier l’intensité du faisceau de traitement lorsqu’il traite le volume de la tumeur.

Quand l’innovation rencontre le pragmatisme

L’impératif commercial pour le développement du MLC est un mélange de poussée technologique et de demande du marché, affirme Stefan Ueltzhöffer, qui dirige les activités d’assurance qualité de la radiothérapie et du MLC de LAP. « Nous suivons le marché de près », explique-t-il, « et nous maintenons un dialogue permanent avec la chaîne d’approvisionnement des équipements de radiothérapie, la base d’utilisateurs cliniques et nos partenaires universitaires. Il est évident, d’après ces conversations, que les nouvelles modalités de traitement telles que l’hypofractionnement et la radiothérapie guidée par RM (RM/RT) bénéficieront de l’innovation du MLC, créant ainsi des opportunités pour les fournisseurs de sous-systèmes comme nous pour établir de nouvelles normes en termes de performances du MLC. »

À partir de là, explique-t-il, deux questions orientent le développement de la ligne de produits MLC de LAP. Tout d’abord, comment LAP répond-il aux besoins en constante évolution de ses clients (les équipementiers en radiothérapie) et des clients de ses clients (les cliniques de radio-oncologie) ? Ensuite, à quoi ressemble la différenciation de cette offre de MLC pour permettre à LAP de gagner des parts de marché par rapport à ses concurrents ? La réponse, semble-t-il, est un MLC de nouvelle génération qui consolidera les résultats de divers projets de développement interne grâce aux efforts de cette dernière collaboration avec l’OTH. « En fin de compte, » ajoute Stefan Ueltzhöffer, « je crois que nous parlerons de multiples améliorations en termes de vitesse et de précision du MLC, après seulement quelques changements progressifs apportés à la technologie au cours des 20 dernières années. »

Pourtant, si LAP pousse clairement à une évolution progressive des performances du MLC, il est également évident que toute fonctionnalité avancée doit répondre à des critères stricts de coûts/performances. « Le pragmatisme est primordial ; le MLC n’est plus un outil uniquement réservé aux physiciens, » souligne Stefan Ueltzhöffer. « D’un point de vue commercial et clinique, nous voulons des MLC plus stables, plus faciles à utiliser et à fabriquer. Ainsi, les innovations que nous évaluons permettront d’améliorer les performances sans sacrifier les progrès considérables réalisés en matière de coût et d’usinabilité au cours de la dernière décennie. »

Misez sur vos atouts

Dans ce contexte commercial, qu’en est-il des progrès techniques réalisés jusqu’à présent ? Selon Stefan Ueltzhöffer, plusieurs technologies de MLC avancées sont déjà en cours d’élaboration et se profilent bien au niveau des démonstrateurs de validation de concept chez LAP. L’entraînement du MLC est un domaine d’intérêt particulier actuellement, avec une configuration simplifiée qui devrait donner des résultats significatifs en termes de réduction de l’empreinte, de poids et de compatibilité avec la RM (pour minimiser le besoin de blindage dans les systèmes de traitement par RM/RT).

« L’entraînement du MLC a toujours été assez encombrant en termes de taille des moteurs et des capteurs associés, » explique-t-il. « Ainsi, nous envisageons des modules plus faciles à intégrer qui pourraient donner beaucoup plus de libertés dans la conception du sous-système du MLC, et peut-être même permettre de se débarrasser de certains des mécanismes de transmission. »

Un autre axe de développement consiste à évaluer l’utilisation de capteurs laser pour assurer le codage et le suivi optique des lames du MLC ; un point sensible classique pour les conceptions de MLC actuelles qui s’appuient sur des caméras, d’autres capteurs optiques ou des potentiomètres pour exécuter ces tâches. « C’est une évidence », déclare Stefan Ueltzhöffer. « Nous appliquons diverses technologies laser et connaissances spécialisées du groupe LAP au sens large pour soutenir notre programme d’innovation de MLC. »

Si l’objectif technologique est clair, à savoir une nouvelle génération de MLC et un « grand pas en avant » en termes de capacités, le résultat commercial semble plus fluide et nuancé. D’une part, LAP a l’intention d’accroître sa part de marché en proposant des unités MLC clés en main que les fournisseurs d’équipements OEM pourront intégrer directement dans leurs appareils de radiothérapie. De même, Stefan Ueltzhöffer prévoit d’accorder des licences pour les principales technologies de MLC (par exemple, les entraînements, les capteurs et les contrôleurs) aux fournisseurs d’équipements OEM qui préfèrent concevoir leurs propres sous-systèmes de MLC.

« Plus généralement », conclut-il, « LAP maintient son objectif de fournir les technologies habilitantes pour la radiothérapie nouvelle génération, en particulier les modalités émergentes comme l’hypofractionnement et la RM/RT, par le biais d’une innovation continue dans ses lignes de produits de MLC, d’assurance qualité et de positionnement laser. »