1

PY Bondiau PhD. MD.

Centre Antoine Lacassagne. Nice. France

High Precision Radiotherapy Unit

Cyclotron / Cyberknife

La radiothérapie stéréotaxique

en cancérologie digestiveMarseille 22 novembre 2012

2

Clinical indicationsClinical indications

LiverHKMets

Lung T1-2 N0 Mets

Prostate

PancreasKidney

Brain. shwanoma. meningioma. glia.…lHead/neckRe irradiationBoost

Bladder

BreastNeoadjBoost

Spine MetsChondrosarcoma…

Lung boost IIIB

3

High PrecisionTreatment Site in Nice

High PrecisionTreatment Site in Nice

MEDICYC CYCLOTRON

PROTON TREATMENT ROOM (65MeV)

FLUOR 18 PRODUCTION (20MeV)

CYBERKNIFE

4

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

2007 2008 2009 2010 2011 2012

Cyberknife : new treatment and number of fractions (December 2011)

Cyberknife : new treatment and number of fractions (December 2011)

Year New T Nb Fr Fr/T2007 131 443 3.32008 129 534 4.12009 240 898 3.82010 315 1.159 3.62011 349 1.218 3.3

5

0

50

100

150

PatientsPatients

Provence AlpesProvence Alpes --Côte dCôte d ’’AzurAzurPACA: 4.743.000 PACA: 4.743.000 inhabitantsinhabitants

MarseilleToulonCannesMonacoGap

Nice 39%

PACA 49%

CAL

3 0 %

Te a c h

Hospi t a l

3 7 %

C l i ni c s

2 3 %

CHG

10 %

2007

2011

Bordeaux LyonOther French areas 12%

ParisParis11.362.000 11.362.000 inhabitantsinhabitants

Bordeaux

Caen

Lille

Nancy

6

LungBrain

SkullSpine

BreastHandN

LiverOther

0

20

40

60

80

100

120

140

LungBrain

SkullSpine

BreastHandN

LiverOther

0

20

40

60

80

100

120

140

Evolution N patient/localization 2007-2011Evolution N patient/localization 2007-2011

20072008

20092010

2011

7

Defining Radio Surgery [1]Defining Radio Surgery [1]

– Lars Leksell Gammaknife

– Radiosurgery (1 fraction)

– 1967 Stockholm Karolinska Institut

– High precision RT

– >100 converging mini-beam

– Target : 3 cm max

– 1-3 Loc (5?)

– Millimetric accuracy

– Image matching PET/MRI and CT

– Mechanical accuracy => only intra cranial

– Volume is spherical

– Lars Leksell Gammaknife

– Radiosurgery (1 fraction)

– 1967 Stockholm Karolinska Institut

– High precision RT

– >100 converging mini-beam

– Target : 3 cm max

– 1-3 Loc (5?)

– Millimetric accuracy

– Image matching PET/MRI and CT

– Mechanical accuracy => only intra cranial

– Volume is spherical

8

Patient PositioningPatient Positioning

• Robotic couch

– 3 rotations

– 3 translations

• Numeric X Rays

– 2 sources of X Rays with 2 flat panels at 90°

– Automatic.

– Discontinued

– 41 * 41 cm 1024 *1024 pxl

– Pxl : 0.4 mm²

• Robotic couch

– 3 rotations

– 3 translations

• Numeric X Rays

– 2 sources of X Rays with 2 flat panels at 90°

– Automatic.

– Discontinued

– 41 * 41 cm 1024 *1024 pxl

– Pxl : 0.4 mm²

0.4 mm

0.3 mm

9

ConventionalRT

ConventionalRT

70

RadiosurgeryRadiosurgery CyberKnifeCyberKnife

?

Accuracy < cmAccuracy < cm

multiple fractionsmultiple fractions

Accuracy < mmAccuracy < mm

unique fractionunique fraction

Accuracy < mmAccuracy < mm

multiple fractionsmultiple fractions

10

11

12

13

14

15

16

RadiosurgeryRadiosurgery

• Varian

• Electa

• Vero

• Varian

• Electa

• Vero

17

5 – Tumormotion

2 - Patient movement

4 - Treatment planning

6 - Beam delivery

3 - Imaging quality(CT. MRI.…)1- Patient

Positioning

Defining AccuracyDefining Accuracy

• Traditional Definition: Mechanical Accuracy

• New Definition: Total Clinical Accuracy

• Traditional Definition: Mechanical Accuracy

• New Definition: Total Clinical Accuracy

Total Total Clinical Clinical

AccuracyAccuracy

18

Comparison of Hybrid Gantry and CyberKnife ® SBRTComparison of Hybrid Gantry and CyberKnife ® SBRT

TUMOR

Subclinical Disease

TUMOR

Subclinical Disease

GTV: Gross Tumor Volume

CTV: Clinical Target Volume

PTV: Planning Target Volume

Healthy Tissue

Hybrid Gantry SBRT CyberKnife® SBRT

Video courtesy of MD Anderson

19

Patient: Flowchart (cont.)Patient: Flowchart (cont.)Patient: Flowchart (cont.)

•Radiologist / Lung specialist Consultation +/- PET

•Fiducial insertion (1-4) – + histology (8 cases)

•1 week

•Dosimetric CT scan

•Treatment

•Radiologist / Lung specialist Consultation +/- PET

•Fiducial insertion (1-4) – + histology (8 cases)

•1 week

•Dosimetric CT scan

•Treatment

20

Mvt thorax/tumor MvtMvt thorax/tumor thorax/tumor

X

Y

Z

Diodsthorax

Fiducials

21

22

23

24

25

26

27

Clinical indicationsClinical indications

LiverHKMets

Lung T1-2 N0 Mets

Prostate

PancreasKidney

Brain. shwanoma. meningioma. glia.…lHead/neckRe irradiationBoost

Bladder

BreastNeoadjBoost

Spine MetsChondrosarcoma…

Lung boost IIIB

28

• Its motion (translation and rotation) depends on the patient breathing pattern and needs to be tracked in real time.

• Liver moves with respiration and deforms• Liver moves with respiration and deforms

Liver is difficult to treatLiver is difficult to treat

29

Fiducial implantation allows to :

- localize the region to be treated (difficult in a uniform-density organ like liver)

- assess for the target motion in 6D (translation + rotation)

- assess for the target deformation during treatment

Based on fiducial tracking

Fiducials SOLVES THE EQUATION Fiducials SOLVES THE EQUATION

30

Dr Xavier MirabelDépartement Universitaire de Radiothérapie

Centre Oscar Lambret – Lille - Francex-mirabel@o-lambret.fr

www.centreoscarlambret.frwww.ckno.fr

Dr Xavier MirabelDépartement Universitaire de Radiothérapie

Centre Oscar Lambret – Lille - Francex-mirabel@o-lambret.fr

www.centreoscarlambret.frwww.ckno.fr

Oligométastases :

Radiothérapie des métastases hépatiques …à visée curative ?

Oligométastases :

Radiothérapie des métastases hépatiques …à visée curative ?

31

Traitement « curatif » des métastaseshépatiques

Traitement « curatif » des métastaseshépatiques

• Résection complète de métas pulmonaires ou hépatiqu es de CCR

• Survie à 1/3/5/10 ans 85/50/40/20 %

• Mortalité opératoire 1 à 3 %– Timmermann ; CA Cancer J Clin 2009

• Survie– récidive locale– récidive hépatique– récidive à distance

• Quel critère pour évaluer un tt local ? Contrôle loc al

• Résection complète de métas pulmonaires ou hépatiqu es de CCR

• Survie à 1/3/5/10 ans 85/50/40/20 %

• Mortalité opératoire 1 à 3 %– Timmermann ; CA Cancer J Clin 2009

• Survie– récidive locale– récidive hépatique– récidive à distance

• Quel critère pour évaluer un tt local ? Contrôle loc al

32

• Lille

• Patients 42

• Métas 62

• Technique cyber

• Dose 3 x 15 Gy

• Contrôle local

• 1 an 90 %

• 2 ans 86 %

– Vautravers-Dewas ; IJROBP 2011

• Lille

• Patients 42

• Métas 62

• Technique cyber

• Dose 3 x 15 Gy

• Contrôle local

• 1 an 90 %

• 2 ans 86 %

– Vautravers-Dewas ; IJROBP 2011

33

Author Patients/Mets Dose (Gy) / fractionation

Medianfollow-up (months)

ActuarialLC 1 year %

ActuarialLC 2 years

%

Actuarialsurvival 1

year %

Actuarialsurvival 2 years %

OS median

Herfarth 2001 Heidelberg /46 14-26/1 5.7 67 72

Wulf 2006 Wurtzburg, Bern /39 26-37.5 /1-4 15 92 66 72 32

Mendez Romero 2006 Rotterdam /34 30-37.5/3 12.9 100 86 (mets) 85 62 (mets)

Hoyer 2006 Aarhus /97 45/3 52 79 67 38

Katz 2007 Cleveland 0/174 48/7-24 14.5 76 57 78 (10 months)

37 (20 months) 14.5

Milano 2008 Rochester 120 50/10 41 77 50 24

Rusthoven 2009USA

Multicentric

47/63 60/3 16 95 92 30 20.5

Lee 2009 Toronto 68/143 27-60/6 10.8 71 47 (18 months) 17.6

Ambrosini 2009 Vicenza 27/ 25-60/3 13 85

Vautravers-Dewas 2010 Lille 42/62 40-45/3-4 14.3 90 86 94 48

Chang 2011USA

Multicentric

65/102 variable/1-6 18 67 55 72 38

34

Facteurs pronostiquesFacteurs pronostiques

facteurs pronostiques défavorables

contrôle local

survie sans

maladie survie

sexe masculin + Hoyer 2006

métas synchrones ++ ++ Hoyer 2006

lésions extra-hépatiques ++ Chang 2011

nombre de cibles hépatiques ++

taille cible hépatique ++ +Hoyer 2006 ; Chang 2011

nombres de lignes de traitement + ++ ++

dose ++Dewas 2010 ; Chang 2011

35

ToxicitéToxicité

Author Patients/Mets

Dose (Gy) / fractionation

Median

follow-up

(months)

Actuarial LC 1 year

%

Actuarial LC

2 years

%

Toxicités G3/4

Herfarth 2001 Heidelberg /46 14-26/1 5.7 67

Wulf 2006 Wurtzburg, Bern /39

26-37.5 /1-4

15 92 66 0 0

Mendez Romero 2006 Rotterdam /34 30-37.5/3 12.9 100 86

(mets) 4/34 12 %

Hoyer 2006 Aarhus /97 45/3 52 79 1 dc RILD, 3 ulcérations digestives

Katz 2007 Cleveland 0/174 48/7-24 14.5 76 57 0 0

Milano 2008 Rochester 120 50/10 41 77

Rusthoven 2009 USA Multicentric 47/63 60/3 16 95 92 1/47 2 %

Lee 2009 Toronto 68/143 27-60/6 10.8 71 7/63 10 %

Ambrosini 2009 Vicenza 27/ 25-60/3 13 85 0 0

Vautravers-Dewas 2010 Lille 42/62 40-45/3-4 14.3 90 86 1/42 2 %

Chang 2011 USA Multicentric 65/102 variabl

e/1-6 18 67 55 2 3%

36

CRCliver mets

CRCliver mets

N = 51

Local controldose

Survivaltumor size

N = 51

Local controldose

Survivaltumor size

p < 0,05

p < 0,05

p < 0,05

p < 0,05

37

Phase II : liver metastases from colorectal cancerPhase II : liver metastases from colorectal cancer

• 1 to 3 metastases

• Cumulative size < 10 cm

• No extra-hepatic disease

• 72 patients

• Multicentric international

• 3 x 15 Gy

• Primary objective = local control

• 1 to 3 metastases

• Cumulative size < 10 cm

• No extra-hepatic disease

• 72 patients

• Multicentric international

• 3 x 15 Gy

• Primary objective = local control

38

3 études ouvertes en Europe3 études ouvertes en Europe

ClinicalTrials.gov 2012-09-25

Condition Intervention Sponsor

France multicentric Ph II Liver mets

CRCConformal or SRT 4 X 10

Centre RenéGauducheau

PHRC

International Ph II Liver mets CRC

Robotic SRT 3 x 15 Gy Accuray

International Ph III Liver mets CRC RTS vs RFA U of Aarhus

39

Hepatocellular carcinomaHepatocellular carcinoma

• Surgery can be a curative optionsnevertheless only 15-35% of the patients are surgically resectable

• Some typical causes of inoperability are – the diffusion of the illness– the liver functional status– and the tumor position

• For those patients not suitable for resection, there are possible loco-regional techniques

– Radiofrequency– Percutaneous alcoholization– Chemoembolization– Cryotherapy

• Surgery can be a curative optionsnevertheless only 15-35% of the patients are surgically resectable

• Some typical causes of inoperability are – the diffusion of the illness– the liver functional status– and the tumor position

• For those patients not suitable for resection, there are possible loco-regional techniques

– Radiofrequency– Percutaneous alcoholization– Chemoembolization– Cryotherapy

40

Radiotherapy is efficient for HCCRadiotherapy is efficient for HCC

nb HCC

dose volume median

follow-up

median

local control

1y

local control

2y

survival1y

survival2y

remarks

Blomgren 1998 2030 Gy 2 or

3f 22 cm3 11 100% retrospective

Mendez 2006 11 25-37,5 Gy 22 cm3 12.9 75% 75% 75% 40% Ph I/II

Tse 2008 31 24-54 6f 73 cm3 17.6 65% 48% Ph I

Choi 2008 32 30-39 3f 25 cm3 17.3 71.90% 81% retrospective

Cardenes 2010 25 36-48 3f 34 cm3 24 100% 75% 60% Ph I

Mirabel 2010 48 45 Gy 3 f 73 cm3 15 90.50% 90.50% 72% 42% retrospective

41

Robotic stereotactic radiotherapy for 153 liver tumors

Robotic stereotactic radiotherapy for 153 liver tumors

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

Pro

babi

lity

0 6 12 18 24 30 36

Months

Relapse free survival – 153 targets

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

Pro

babi

lity

0 6 12 18 24 30 36

Months

Relapse free survival – 153 targets

0.00

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Pro

babi

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0 6 12 18 24 30 36

Months

Relapse free survival – 153 targets

0.00

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Pro

babi

lity

0 6 12 18 24 30 36

Months

Relapse free survival – 153 targets

HCC 48

Metastases 99

Cholangio… 6

Local control

1 year 84 %(CI 95% : 75.6 – 89.7%)

2 years 74.6 %(CI 95% : 63.7 – 82.7%)

HCC 48

Metastases 99

Cholangio… 6

Local control

1 year 84 %(CI 95% : 75.6 – 89.7%)

2 years 74.6 %(CI 95% : 63.7 – 82.7%)

42

Local control : 120 patientsLocal control : 120 patients

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

Pro

babi

lity

0 6 12 18 24 30 36Months

Liver Metastases HCC ICC

Relapse free survival

0.00

0.25

0.50

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1.00

Pro

babi

lity

0 6 12 18 24 30 36Months

Liver Metastases HCC ICC

Relapse free survival

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

Pro

babi

lity

0 6 12 18 24 30 36Months

Liver Metastases HCC ICC

Relapse free survival

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

Pro

babi

lity

0 6 12 18 24 30 36Months

Liver Metastases HCC ICC

Relapse free survival

n LC1y LC2y

Metastases 72 73.3 67.5

HCC 42 90.5 90.5

n LC1y LC2y

Metastases 72 73.3 67.5

HCC 42 90.5 90.5

43

Diameter < 5 cmp = 0,019

local control 1 year 2 years

< 5 cm 88 % 79 %

> 5 cm 75 % 63 %

Diameter < 5 cmp = 0,019

local control 1 year 2 years

< 5 cm 88 % 79 %

> 5 cm 75 % 63 %

Local control is size-relatedLocal control is size-related

44

• Dose = 45 Gyp = 0.019

• Local control1 year 92 %2 years 72 %

• Dose = 45 Gyp = 0.019

• Local control1 year 92 %2 years 72 %

Local control is dose-relatedLocal control is dose-related

45

ConclusionConclusion

• La radiothérapie est un traitement curatif des métastases hépatiques

• Les techniques évoluent rapidement. C’est dorénavant un traitementde routine

• Inclure dans des études de Phase II pour consolider les résultats

• Aujourd’hui traitement de recours, son positionnement dans la stratégie thérapeutique va évoluer

• La radiothérapie est un traitement curatif des métastases hépatiques

• Les techniques évoluent rapidement. C’est dorénavant un traitementde routine

• Inclure dans des études de Phase II pour consolider les résultats

• Aujourd’hui traitement de recours, son positionnement dans la stratégie thérapeutique va évoluer

46

Stereotactic radiotherapy indications for liver tumors

Stereotactic radiotherapy indications for liver tumors

• HCC– 1 (or 2) lesions– N0 M0– Cirrhosis Child A or (B7-8)

• Liver metastases– 1 to 3 lesions– no other possibility of local treatment– resistance to chemotherapy or toxicity

• Possibility to implant and visualize the fiducials

• HCC– 1 (or 2) lesions– N0 M0– Cirrhosis Child A or (B7-8)

• Liver metastases– 1 to 3 lesions– no other possibility of local treatment– resistance to chemotherapy or toxicity

• Possibility to implant and visualize the fiducials

47

Limites de la RTS hépatiqueLimites de la RTS hépatique

• Fonction hépatique précaire

• Taille > 8-10 cm

• Nombre de lésions > 3

• Obésité

• Lésions volumineuses à proximité de l’estomac / duodénum

• Contre-indication à la pose des fiduciels– Ascite– Dilatation des voies biliaires

• Fonction hépatique précaire

• Taille > 8-10 cm

• Nombre de lésions > 3

• Obésité

• Lésions volumineuses à proximité de l’estomac / duodénum

• Contre-indication à la pose des fiduciels– Ascite– Dilatation des voies biliaires

48

Ne sont pas des limitesNe sont pas des limites

• Taille > 3-4 cm

• Proximité des vaisseaux ou des voies biliaires

• Thrombose porte

• Antécédents de chirurgie, de radiofréquence, de chimioembolisation

• Taille > 3-4 cm

• Proximité des vaisseaux ou des voies biliaires

• Thrombose porte

• Antécédents de chirurgie, de radiofréquence, de chimioembolisation

49

2 atouts de la RTS2 atouts de la RTS

• Simplicité de mise en œuvre– Traitement ambulatoire– Fiduciels +scan dosi + IRM + 3 séances

• Coût

• Simplicité de mise en œuvre– Traitement ambulatoire– Fiduciels +scan dosi + IRM + 3 séances

• Coût

50

Thank you for your attention

G. ANGELLIER (PhD)K. BENEZERY (MD)J. THARIAT (MD)G. PALAMINI (radiotherapist)L. MILAN (Secretary)B. GRANIER (Secretary)M. MAURIN (ACR) P.Y. BONDIAU (MD. PhD)