NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHÙM BỨC XẠ PHOTON VÀ ELECTRON TRÊN MÁY GIA TỐC LINAC PRIMUS TRONG XẠ TRỊ UNG THƯ TẠI BỆNH VIỆN K

Nội dung chính luận văn gồm 3 chương:Chương 1: Tổng quan cơ sở lí thuyết của phương pháp xạ trị ung thư. Chươngnày giới thiệu cơ sở sở vật lý, sinh học của phương pháp xạ trị ung thư.Chương 2: ðối tượng nghiên cứu và phương pháp thực nghiệm. Chương nàygiới thiệu về máy gia tốc Primus Plus, hệ thống ño liều lượng, phương pháp lýthuyết ñánh giá ñặc trưng chùm tia.Chương 3: Kết quả thực nghiệm và thảo luận. Chương này trình bày kết quảnghiên cứu về ñặc trưng năng lượng, chất lượng của chùm photon, electron cùngbàn luận về các ñặc trưng và ứng dụng

ðẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ðẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN TIẾN QUÂN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHÙM BỨC XẠ PHOTON VÀ ELECTRON TRÊN MÁY GIA TỐC LINAC PRIMUS TRONG XẠ TRỊ UNG THƯ TẠI BỆNH VIỆN K Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử, hạt nhân lượng cao Mã số: 60440106 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 I Ln văn hồn thành tại: Trường ðại học Khoa học Tự nhiên, ðại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: TS ðàm Nguyên Bình Phản biện 1: PGS.TS Bùi Văn Loát (Trường ðại học Khoa học Tự nhiên) Phản biện 2: PGS.TS Lê Hồng Khiêm (Viện Vật lý) Luận văn ñược bảo vệ trước hội ñồng chấm luận văn tốt nghiệp họp tại: Trường ðại học Khoa học Tự nhiên, ðại học Quốc gia Hà Nội Vào hồi: 16h ngày 29 tháng 11 năm 2013 Có thể tìm hiểu luận văn thư viện ðại học Quốc gia Hà Nội II Tóm tắt luận văn thạc sỹ MỞ ðẦU Bệnh ung thư có xu hướng gia tăng, không Việt Nam mà hầu giới Do đó, địi hỏi ñiều trị bệnh ung thư ñảm bảo chất lượng ñiều trị ngày tăng Hiện nay, ñiều trị ung thư có phương pháp chính: phẫu trị, xạ trị, hóa trị kết hợp phương pháp Ưu phương pháp xạ trị ñã ñược thể rõ biện pháp can thiệp ngoại khoa khó khăn, khơng dù phương pháp khác ñược sử dụng nhiều trường hợp cần phối hợp với xạ trị ñể ñạt hiệu kiểm soát bệnh tốt Hơn nữa, với tiến khoa học kỹ thuật, máy gia tốc ñại ñã thay dần máy Cobalt-60 cũ kỹ Các máy xạ trị gia tốc địi hỏi cần có hiểu biết tốt ñể sử dụng hiệu an tồn Là kỹ sư vật lý cơng tác bệnh viện, với mong muốn tìm hiểu sâu máy gia tốc để nắm vững chun mơn kỹ thuật, chúng tơi định chọn đề tài: ‘Nghiên cứu ứng dụng chùm xạ photon electron máy gia tốc Linac Primus xạ trị ung thư bệnh viện K’ Nội dung luận văn gồm chương: Chương 1: Tổng quan sở lí thuyết phương pháp xạ trị ung thư Chương giới thiệu sở sở vật lý, sinh học phương pháp xạ trị ung thư Chương 2: ðối tượng nghiên cứu phương pháp thực nghiệm Chương giới thiệu máy gia tốc Primus Plus, hệ thống ño liều lượng, phương pháp lý thuyết ñánh giá ñặc trưng chùm tia Chương 3: Kết thực nghiệm thảo luận Chương trình bày kết nghiên cứu đặc trưng lượng, chất lượng chùm photon, electron bàn luận ñặc trưng ứng dụng Ý tưởng luận văn hình thành từ thực tiễn cơng việc thân, tiếp nối từ khóa luận tốt nghiệp đại học Xạ trị lĩnh vực chuyên sâu, lĩnh vực Việt Nam, thời gian thực luận văn có giới hạn nên khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận thơng cảm góp ý giúp cho luận văn hồn thiện Tóm tắt luận văn thạc sỹ CHƯƠNG TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ UNG THƯ 1.1 Cơ sở vật lý 1.1.1 Tương tác xạ photon electron với vật chất 1.1.1.1 Tương tác xạ gamma với vật chất Khi mơi trường vật chất, xạ gamma tương tác với môi trường thông qua hiệu ứng chủ yếu: hiệu ứng hấp thụ quang ñiện, hiệu ứng tán xạ Compton, hiệu ứng tạo cặp Từ tìm hiểu ứng nêu trên, chúng tơi nhận thấy hiệu ứng có vai trị quan trọng miền lượng định với vật chất khác Trong xạ trị, ñối tượng chủ yếu mơ thể, coi tương đương với mơ nước Khi lượng xạ gamma nhỏ 20 keV tương tác với nước hiệu ứng hấp thụ quang ñiện tán xạ ñàn hồi đóng vai chị Nếu lượng gamma miền từ 20 keV đến 10 MeV hiệu ứng Compton chiếm ưu Khi lượng gamma lớn 10 MeV hiệu ứng tạo cặp thể vai trị Với mức lượng photon MV 15 MV,trong xạ trị hai hiệu ứng Compton tạo cặp sảy chủ yếu [15] 1.1.1.2 Tương tác electron với vật chất Khi electron ñi mơi trường vật chất tương tác chủ yếu với electron nguyên tử môi trường theo hai chế: va chạm phát xạ hãm Tùy theo lượng xạ electron nguyên tử số mơi trường mà độ mát lượng electron mơi trường q trình có mức độ khác Từ mối quan hệ hai chế lượng nhận thấy, lượng tới hạn Ec electron tương tác với nước cỡ 105 MeV, với nhôm khoảng 61 MeV, cịn với chì tầm 10 MeV Trong xạ trị, sử dụng electron với lượng từ MeV tới 15 MeV, coi mơ thể tương đương mơ nước, trình lượng chủ yếu xảy va chạm [15] Tóm tắt luận văn thạc sỹ 1.1.2 Giới thiệu liều lượng xạ trị 1.1.2.1 Các ñại lượng liều lượng học Liều chiếu ký hiệu X, xác định theo cơng thức: X = dQ dm (1.1) Trong đó: dQ giá trị tuyệt ñối tổng loại ñiện tích ñược sinh khơng khí mà tất electron, positron ñược tạo photon tương tác với khối lượng dm khơng khí bị hãm lại cách hồn tồn khơng khí Liều hấp thụ ký hiệu D, ñược ñịnh nghĩa thương số dE , dE dm lượng trung bình mà xạ ion hóa truyền cho vật chất mơi trường có khối lượng dm 1.1.2.2 Lý thuyết ño liều buồng ion hóa hốc khí ðể xác định liều hấp thụ mơi trường tương đương mơ, ta dùng buồng ion hóa đ ể đo, có mặt buồng ion hóa, ta hiệu chỉnh có mặt buồng Sự hiệu chỉnh ñược thể lý thuyết đo liều buồng ion hóa hốc khí Lý thuyết hốc khí Bragg-Gray Trong kỹ thuật đo liều hấp thụ buồng ion hóa chứa khí, để đo liều điểm mơi trường, ta phải đưa buồng ion hóa vào điểm Khi buồng ion hóa xem hốc khí mơi trường Với buồng ion hóa, ta đo liều hấp thụ hốc khí Dair ðể tính liều hấp thụ Dmed mơi trường điểm (khi khơng có buồng ion hóa), ta cần thiết lập mối liên hệ Dair Dmed Lý thuyết hốc khí Bragg-Gray ñược phát triển nhằm thiết lập mối liên hệ Lý thuyết hốc khí Spencer –Attix Lý thuyết Bragg–Gray khơng xét đến thực tế có electron thứ cấp sinh hốc khí Những electron có động đủ lớn (lớn giá trị ngưỡng Δ đó) để chạy khỏi hốc mang ñi phần lượng làm giảm liều hấp thụ hốc khí Lý thuyết pencer–Attix có xét ñến ñiều Tóm tắt luận văn thạc sỹ 1.1.3 Một số khái niệm vật lý xạ trị vùng thể tích liên quan 1.1.3.1 Một số khái niệm Liều lượng cực ñại Dmax đạt độ sâu zmax mơi trường electron ñạt tới cân ðộ sâu ñạt cực ñại bệnh nhân phụ thuộc vào lượng chùm tia kích thước trường chiếu Ảnh hưởng kích thước trường chiếu thường bị bỏ qua gây ảnh hưởng nhỏ Liều sâu phần trăm ñiểm giá trị liều ño ñược ñộ sâu khác thường ñược biểu diễn tỷ lệ phần trăm liều cực ñại, liệu ñược gọi liều sâu phần trăm (percent depth dose) hay PDD Liều bề mặt ñược hiểu liều hấp thụ độ sâu 0.5 mm mơi trường phantom Vùng cân điện tích vùng liều bề mặt (ñộ sâu z = 0) ñộ sâu z = zmax chùm tia photon ñược gọi vùng cân điện tích (build up) 1.1.3.2 Khái niệm cách xác định kích thước trường chiếu Kích thước trường chiếu xác định phương pháp hình học phương pháp đo liều Trường chiếu hình học: định nghĩa phép chiếu mặt phẳng vng góc với trục chùm xạ đáy ống định hướng (collimator) nhìn từ tâm nguồn Về phương diện liều: trường chiếu giới hạn 50% ñường cong liều chuẩn mặt phẳng vng góc với trục chùm xạ khoảng cách xác ñịnh từ nguồn 1.1.3.3 Các vùng thể tích liên quan xạ trị Trong q trình lập kế hoạch xạ trị cho bệnh nhân ung thư, số loại thể tích cần bác sĩ lâm sàng xác định Người làm cơng tác tính tốn liều chiếu cần phải hiểu số loại thể tích để đưa phác đồ điều trị tối ưu như: Thể tích khối u thơ, Thể tích bia lâm sàng, Thể tích bia lập kế hoạch, Các tổ chức nguy cấp, Thể tích điều trị, Thể tích chiếu xạ Tóm tắt luận văn thạc sỹ 1.2 Sinh lý học khối u ðể tìm hiểu ñặc trưng sinh lý khối u, luận văn hướng tìm hiểu từ chu kỳ tế bào, mơ hình tăng sinh tế bào phát triển khối u 1.2.1 Chu kỳ tế bào Chu kỳ tế bào (Tc), hay chu kỳ phân bào, vòng tuần hoàn kiện xảy tế bào từ lần phân bào cho ñến lần kế tiếp, máy di truyền thành phần tế bào nhân đơi sau tế bào phân chia làm hai tế bào Quá trình phân chia tế bào ñược diễn tiến qua số giai đoạn (cịn gọi Pha) sau Pha G0: Tế bào giai ñoạn nghỉ Pha G1: Tế bào tổng hợp nhiều Protein, RNA DNA Pha S: Nhân ñôi nhiễm sắc thể Pha G2: phân chia tế bào Pha M: nhân tế bào chia đơi tế bào tách thành hai tế bào Pha M nhạy cảm với tia xạ 1.2.2 Các mơ hình tăng sinh Phân chia tế bào (tăng sinh) bình thường cân tốc độ q trình tăng sinh q trình chết tế bào điều hịa cách chặt chẽ Khi tế bào xảy đột biến DNA, chúng phá vỡ chế ñiều khiển dẫn ñến ung thư Tuy nhiên tăng sinh biểu ung thư Có bốn mơ hình phát triển điển hình khơng thành ung thư tế bào tăng sản, dị sản, thối hóa loạn sản Mức ñộ nặng loạn sản ñược xem "ung thư chỗ" hay gọi khối u ác tính Các khối u đặc trưng khả kiểm soát chức năng, phân chia phát triển không theo trật tự di ñộng bất thường Ung thư thuật ngữ chung cho khối ác tính 1.2.3 Sự phát triển khối u Sự tăng sinh khơng kiểm sốt thường nhanh chóng tế bào tạo thành khối u lành tính hay khối u ác tính (ung thư) Về chất, thất bại chế phát triển bình thường khối u phát triển thành ung thư Sự tăng sinh tế bào ung thư mơ tả theo hàm Gomperzt: (trong ñó a, b tham số) e[ a*(1−e − b *t )] Tóm tắt luận văn thạc sỹ 1.3 Cơ sở sinh học phóng xạ Vào năm 1943, tác giả Albert Bechem ñã xuất sách “Các nguyên tắc liều lượng Radium, tia X”, ñược xem sở sinh học phóng xạ: - Vùng tế bào có tỷ lệ máu lớn hơn, nhạy cảm tia xạ - Các tế bào thể giai ñoạn phân chia nhạy cảm tia xạ - Ngày nay, người ta áp dụng phương pháp tăng oxy, tăng nhiệt lên vùng chiếu tia Và người ta phải chia nhỏ liều lượng thành nhiều buổi chiếu 1.3.1 Tác dụng sinh học xạ Tác ñộng trực tiếp: Bức xạ ion hóa trực tiếp tác động lên DNA, làm cho cấu trúc DNA bị sai hỏng Tác động gián tiếp: Bức xạ ion hóa tương tác với phần tử nước thể sinh vật tạo gốc tự Các gốc tự gây phản ứng mạnh, gây hỏng hóc cấu trúc hóa học phân tử cuối làm chết tế bào 1.3.2 Cơ sở phân liều lượng theo thời gian Lợi ích việc phân nhỏ liều lượng ñể tăng khả phục hồi cho tế bào lành, tăng khả tiêu diệt tế bào ung thư thay ñổi oxy, tái phân bố tế bào Cơ sở phân liều theo thời gian thể khái niện tái tạo sinh học phóng xạ: tái tạo oxy, tái tạo quần thể, hồi phục, tái sinh sơi 1.3.3 Cơ sở đáp ứng tế bào Mối quan hệ TCP NTCP khác với loại u (hình 1.2) Dựa quan hệ liều ñáp ứng xạ mô ung thư xác suất biến chứng mô lành để chọn liều điều trị thích hợp Hình 1.2: Tương quan khả kiểm soát khối u biến chứng Tóm tắt luận văn thạc sỹ CHƯƠNG ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt ñộng máy gia tốc thẳng PrimusSiemens 2.1.1 Cấu tạo máy gia tốc thẳng Hình ảnh sơ đồ cấu tạo sơ đồ khối máy gia tốc thẳng xạ trị mơ tả tương ứng hình 2.1 Hình 2.1: Mơ hình máy gia tốc thẳng xạ trị Hình 2.2 mơ tả đơn giản mơ hình đầu máy gia tốc xạ trị hãng Siemens Hình 2.2: ðầu máy điều trị Ngồi máy cịn có số phận khác khơng thể hình vẽ: cuộn hội tụ lái tia, hệ thống nước làm mát, hệ thống bơm hút chân không, hệ thống bảo vệ chống lại rị rỉ xạ… Tóm tắt luận văn thạc sỹ 2.1.2 Nguyên lý hoạt ñộng ðầu tiên, electron ñược sinh xạ nhiệt từ súng ñiện tử, hay súng electron Các electron ñược ñiều chế thành xung phun vào buồng gia tốc Xung ñiện từ xung ñiện áp ñược phun vào ống dẫn sóng tăng tốc thời điểm (tạo cộng hưởng) Hệ thống ống dẫn sóng súng electron hút chân khơng áp suất thấp Các electron ñược gia tốc tới lượng yêu cầu ñược lái qua ñầu máy ñiều trị ñể sử dụng trực tiếp ñiều trị chùm electron Khi máy ñược sử dụng chế ñộ phát photon tia X , chùm electron (ñã ñược gia tốc tới lượng lớn) ñược hướng vào bia làm vật liệu có số hiệu nguyên tử Z lớn (bia tia X), electron bị hãm lại phát photon tia X nhờ hiệu ứng phát xạ hãm Bức xạ ñược sử dụng ñể ñiều trị ung thư 2.1.3 Thông số kỹ thuật máy gia tốc thẳng PRIMUS- Siemens Kích thước hệ thống máy PRIMUS: Hình 2.3: Thơng số kĩ thuật máy gia tốc Năng lượng: Máy gia tốc PRIMUS ñược thiết kế ñể tạo loại lượng (chùm tia X, chùm ñiện tử): - 02 mức lượng photon 6; 15 MV - 05 mức lượng electron: 6; 9; 12; 15; 18 MeV Suất liều cực ñại: 600 MU/phút Trọng lượng: 680 kg Nguồn: 380 VAC/ phase/50Hz Cơng suất máy: 42 KVA Tóm tắt luận văn thạc sỹ 2.2 Các thiết bị đo liều mơ hình hóa thực nghiệm 2.2.1 Hệ thống đo liều lượng Sơ ñồ ghép nối hệ ño ñược thể hình 2.4 Ngồi cịn có detector tham chiếu cổng kết nối PCI CAN Bus Hình 2.4: Sơ ñồ ghép nối hệ ño với máy tính 2.2.2 Bố trí hình học đo Hình học đo xác định ñặc trưng chùm xạ có ñặc ñiểm chung riêng ứng với ñặc trưng lượng phẩm chất chùm tia mơ tả hình 2.5 Hình 2.5: Hình học đo liều xạ phát từ máy gia tốc tuyến tính Tóm tắt luận văn thạc sỹ 2.3 Phương pháp xác ñịnh ñặc trưng chùm xạ photon, electron 2.3.1 Phân bố liều sâu phần trăm 2.3.1.1 ðối với chùm photon ðể ñánh giá chất lượng chùm tia photon, IAEA khuyến cáo sử dụng TPR20,10 ñể ñặc trưng cho hệ số chất lượng chùm tia: TPR20,10 = -0.7898 + 0,0329 PDD (10) – 0,000166.[PDD(10)]2 (2.1) TPR20,10 = 1,22661.PDD(20,10) – 0,0595 (2.2) 2.3.1.2 ðối với chùm electron Xác ñịnh Ep,0 : E p ,0 = 0.22 + 1.98R p + 0.0025R p2 (2.3) E = CR50 (2.4) Sự xác định E : Trong C = 2,33 MeV.cm-1 cho môi trường nước Sự xác ñịnh Ez  z E z = E0  −  R p     2.3.2 Phân bố liều sâu cách tâm 2.3.2.1 Xác ñịnh ñộ phẳng (Flatness: F) Hình 2.6: Hình vẽ xác định độ phẳng 10 (2.5) Tóm tắt luận văn thạc sỹ ðánh giá ñộ phẳn (F) chùm photon hay electron dựa vào công thức F = 100 sau: Dmax − Dmin Dmax + Dmin (2.6) Trong đó, Imax I tương ứng giá trị phần trăm liều lớn nhỏ khoảng 80% bề rộng kích thước trường chiếu đường cong liều chuẩn mặt cắt ngang 2.3.2.2 Tính đối xứng (S) Hình 2.7: Hình vẽ xác tính đối xứng ðánh giá tính đối xứng (S) chùm photon electron ta dựa vào công thức sau: S = 100% arealeft − arearight arealeft − arearight ∑ (D ( left ) i = 100% ∑ (D ( left ) i − D( right ) i ) (2.7) + D( right ) i ) Trong đó: Diện tích bên trái trục trung tâm arealeft = ∑ D(left )i a ;Diện tích bên phải trục trung tâm area right = ∑ D( right )i a ; a bước nhẩy 2.3.2.3 Vùng bán (vùng bóng mờ) Vùng bán (penumbra region) khoảng cách vùng liều lượng giảm nhanh bên cánh vùng liều lượng tương ñối 20%và 80% Trong vùng bóng mờ có thành phần: thành phần truyền qua (transmission penumbra), thành phần ñối xứng (geometric penumbra), thành phần tán xạ (scatter penumbra) 11 Tóm tắt luận văn thạc sỹ CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1 ðặc trưng chùm photon máy gia tốc Linac Primus 3.1.1 Phân bố liều sâu phần trăm chùm photon Do giới hạn khuôn khổ luận văn, chúng tơi xin vào số thơng số như, khoảng cách liều hấp thụ cực ñại, thơng số đánh giá chất lượng chùm tia ñộ sâu 10 cm với tỉ số mô phantom khoảng cách 20 cm so với 10 cm Kết ñược ñưa bảng 3.1 Bảng 3.1: Một số thơng số đặc trưng lượng chùm photon Mức lượng 6MV 15MV Zmax Zmax–tc (cm) 1.6 D10 (cm) 1,5 ± 0.2 67.4% 67 ± 2% 0.66 0.50÷0.84 2.9 3.0± 0.2 77 ± % 0.77 0.50÷0.84 76.8% D10-tc TPR20,10 TPR20,10–tc 3.1.2 Phân bố liều sâu cách tâm chùm photon Về ñộ phẳng chùm photon MV 15 MV trường chiếu chuẩn ñược cho bảng 3.2 3.3 Bảng 3.2: ðộ phẳng chùm photon MV Photon ðộ sâu (cm) MV 1.6 10 15 20 25 Dmin 0.994 0.986 0.965 0.955 0.944 0.94 Dmax 1.01956 1.0105 1.0009 1.004 F 1.27% 1.23% 1.83% 2.30% 3.08% 3.09% Bảng 3.3: ðộ phẳng chùm photon 15 MV Photon 15 ðộ sâu (cm) MV 2.9 10 15 20 25 Dmin 0.98253 0.974 0.96 0.952 0.947 0.944 Dmax 1.004 1.00095 1.0017 1.0016 F 1.08% 1.36% 2.04% 2.54% 2.80% 2.88% 12 Tóm tắt luận văn thạc sỹ Tính đối xứng chùm photon MV 15 MV trường chiếu chuẩn ñược cho bảng 3.4 3.5 Bảng 3.4: Tính đối xứng chùm photon MV ðộ sâu (cm) Photon MV Diện tích tổng trái Diện tích tổng phải S 1.6 10 15 40.28941 40.09763 39.81318 39.64516 39.62161 39.28875 40.05899 39.84321 39.55887 39.46876 39.32442 39.11 0.29% 0.32% 0.32% 0.22% 20 0.38% 25 0.23% Bảng 3.5: Tính đối xứng chùm photon 15 MV ðộ sâu (cm) Photon 15 MV Diện tích tổng trái Diện tích tổng phải S 2.9 10 15 20 25 39.77556 39.7304 39.50886 39.41603 39.31622 39.234 39.77032 39.66547 39.48209 39.30979 39.28541 39.19525 0.01% 0.08% 0.03% 0.13% 0.04% 0.05% Vùng bán photon MV 15 MV trường chiếu chuẩn ñược cho bảng 3.6 3.7 Bảng 3.6: Vùng bán photon MV ðộ sâu (cm) 1.6 10 15 20 25 Bên trái (mm) 5.9 6.9 7.1 7.2 7.2 7.2 Bên phải (mm) 5.9 6.2 6.3 6.9 7.0 7.0 Bảng 3.7: Vùng bán photon 15 MV ðộ sâu (cm) 2.9 10 15 20 25 Bên trái (mm) 7.2 8.1 8.2 8.3 9.2 9.2 Bên phải (mm) 6.9 7.8 7.9 8.0 8.9 8.9 13 Tóm tắt luận văn thạc sỹ Từ kết trên, nhận thấy thông số chùm photon ñáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho việc ñiều trị, sở ñảm bảo cho phân liều ñồng ñều, hợp lý, giảm liều vùng biên 3.2 ðặc trưng chùm electron máy gia tốc Linac Primus 3.2.1 Phân bố liều sâu phần trăm Một số thơng số đặc trưng lượng chùm electron gồm liều bề mặt phantom, khoảng cách ñiều trị R90 R80, khoảng cách liều sâu phần trăm ñạt 50% R50, khoảng cách thực nghiệm Rp, lượng trung bình bề mặt phantom E , lượng có sác xuất lớn bề mặt phantom Ep0 ñược thể bảng 3.8 Bảng 3.8: Một số thơng số đặc trưng lượng chùm electron 9Mev 12 MeV Năng lượng Kích thước Liều bề mặt R90 R80 R50 Rp Ē0 (MeV) (%) (cm) (cm) (cm) (cm) (MeV) (MeV) 5x5 83.10 2.79 3.06 3.64 4.39 8.47 8.96 10x10 83.08 2.83 3.08 3.64 4.40 8.49 8.98 15x15 84.48 2.82 3.09 3.66 4.42 8.52 9.02 20x20 84.59 2.82 3.07 3.63 4.39 8.46 8.95 25x25 85.17 2.83 3.09 3.65 4.40 8.50 8.99 Trung bình 84.08 2.82 3.08 3.64 4.40 8.49 8.98 ðộ lệch chuẩn 0.94 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.03 5x5 89.09 3.55 3.97 4.73 5.78 11.03 11.76 10x10 88.30 3.74 4.10 4.80 5.87 11.18 11.93 15x15 89.40 3.74 4.10 4.85 5.93 11.30 12.06 20x20 89.90 3.76 4.10 4.80 5.87 11.18 11.92 25x25 90.69 3.77 4.12 4.81 5.89 11.22 11.96 Trung bình 89.48 3.71 4.08 4.80 5.87 11.18 11.93 0.09 0.06 0.04 0.05 0.10 12 ðộ lệch chuẩn 0.89 14 Ep0 0.11 Tóm tắt luận văn thạc sỹ 3.2.2 Phân bố liều sâu cách tâm Thông số ñộ phẳng ñược cho bảng 3.9 bảng 3.10 Bảng 3.9: ðộ phẳng chùm electron MeV ðộ sâu (cm) MeV 2.81 3.3 3.66 4.46 Dmin 0.94747 0.90205 0.88094 0.87303 0.87362 0.87173 Dmax 1.003 1.003 1.0052 1.007 1.009 1.005 F 2.85% 5.30% 6.59% 7.13% 7.19% 7.10% Bảng 3.10: ðộ phẳng chùm electron 12 MeV ðộ sâu (cm) 12 MeV 2.6 3.74 4.38 4.86 5.28 5.86 Dmin 0.95787 0.87875 0.84883 0.83821 0.84048 0.84675 Dmax 1.009 1.006 1.005 1.00482 1.006 1.009 F 2.60% 6.75% 8.42% 9.04% 8.96% 8.74% Về thơng số tính đối xứng cho bảng 3.11 bảng 3.12 Bảng 3.11: Tính ñối xứng chùm electron MeV ðộ sâu (cm) MeV Diện tích tổng trái 39.7009 39.4594 39.3862 39.4349 39.5455 39.6429 Diện tích tổng phải 39.7604 39.4507 39.2766 39.16 39.1687 38.9449 S 0.07% 0.48% 0.89% 2.81 3.3 0.01% 3.66 0.14% 0.35% 4.46 Bảng 3.12: Tính đối xứng chùm electron 12 MeV ðộ sâu (cm) 12 MeV 2.6 Diện tích tổng trái 39.8267 39.2388 39.0583 38.9930 39.0888 39.2358 Diện tích tổng phải 39.9630 39.3430 39.0162 38.8492 38.8618 38.7838 S 0.17% 3.74 4.38 0.13% 0.05% 4.86 0.18% 5.28 0.29% 5.86 0.58% Cịn thơng số vùng bán chùm electron cho bảng 3.13 3.14 15 Tóm tắt luận văn thạc sỹ Bảng 3.13: Vùng bán electron MeV ðộ sâu (cm) 2.81 3.3 3.66 4.46 Bên trái (mm) 10.2 15.0 15.1 16.0 15.9 15.0 Bên phải (mm) 11.0 14.1 15.1 16.0 16.0 16.0 Bảng 3.14: Vùng bán electron 12 MeV ðộ sâu (cm) 2.6 3.74 4.38 4.86 5.28 5.86 Bên trái (mm) 11.1 17.0 18.0 19.0 18.0 18.1 Bên phải (mm) 11.0 17.0 18.0 19.0 19.0 20.0 Từ kết trên, nhận thấy thông số chùm eletron ñáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho việc ñiều trị theo khuyến cáo ñộ sâu liều hấp thụ cực đại ứng với trường chiếu chuẩn 10x10 cm2 Tiểu kết Từ kết nghiên cứu ñặc trưng lượng chất lượng chùm xạ photon, electron máy gia tốc Primus Plus; nói chung thơng số ñáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật cho ñiều trị Trong trình sử dụng cần phải kiểm chuẩn ñịnh kỳ, có thay ñổi thăng giáng cần phải có điều chỉnh lại để đảm bảo chất lượng ñiều trị 3.3 Lập kế hoạch xạ trị số bệnh ung thư phổ biến 3.3.1 Ung thư vòm họng Bệnh nhân ung thư vịm họng có định xạ trị gia tốc, trước hết cần ñược thu thập liệu cho lập kế hoạch Từ tư cố ñịnh nằm ngửa, có sử dụng thiết bị cố ñịnh vùng đầu vai mặt nạ nhiệt Có sử dụng nêm ngậm miệng hay khơng Bệnh nhân chụp phim CT với bước lát cắt từ 3-5mm Sau đó, liệu gửi tới phịng lập kế hoạch Phân bố trường chiếu thường chia theo giai ñoạn Giai ñoạn nâng liều khối u nguyên phát liều dự phịng lên 50Gy Kỹ thuật thường áp dụng kỹ thuật nửa trường chiếu Vùng vòm họng sử dụng trường chiếu bên với photon lượng 6MV; vùng cổ hạch thượng địn thường đùng trường chiếu thẳng 16 Tóm tắt luận văn thạc sỹ trước photon lượng 6MV, đơi bổ sung trường chiếu thẳng sau với photon lượng 15MV Giai ñoạn nâng liều lên 60Gy, vùng vòm thường sử dụng trường chiếu photon lượng 15MeV với kỹ thuật ñồng tâm quanh vùng CTV60 Nếu có hạch tổn thương dùng trường chiếu electron ñơn lên vùng hạch với lượng ñược chọn thường 12MeV Giai ñoạn nâng liều lên 70Gy cao hơn, sử dụng nhiều trường chiếu photon lượng 15MeV lên vùng CTV70, giống với giai ñoạn kích thước trường chiếu nhỏ sử dụng trường electron lên hạch cần Nguyên nhân số giai ñoạn lại sử dụng mức lượng photon khác ñiều trị Trở lại nghiên cứu thơng số đặc trưng chùm photon, chùm photon MV ñạt liều hấp thụ cực ñại khoảng 1.6 cm 2.9 cm ứng với mức 15 MV Ở giai ñoạn ñầu, phân bố liều cần bao phủ rộng, trí sát mặt vị trí hạch khối u phát triển lớn Phân bố liều ñạt ñược chọn mức MV cần ñạt liều tối ưu gần bề mặt Trong sử dụng mức 15 MV khơng thể đạt điều Ở giai ñoạn sau tập chung vào thể tích u thơ, vùng chiếu xạ nhỏ hơn, sâu hơn, ñòi hỏi phân bố liều tối ưu ñộ sâu lớn cỡ cm, ñiều phù hợp chọn mức 15 MV, ngồi mức cịn giảm liều bề mặt giúp da phục hồi tốt Còn kỹ thuật phân bố trường chiếu theo hình thái khối u cho phân bố liều tối ưu 3.3.2 Ung thư phổi Bệnh nhân có định xạ trị, cần ñược cố ñịnh với tư phù hợp, giúp đảm bảo xác ổn định q trình tia xạ Thơng thường, bệnh nhân ñược ñặt tư nằm ngửa; bàn tay đặt chạm đầu có kê tay hình chữ T; có đệm chân khơng cố định thân; giá kê chân giúp tư nằm thoải mái Bệnh nhân ñược chụp CT-Sim với ý sau: vùng chụp tính đến đánh dấu tâm ñiều trị giả ñịnh; bề dầy lát cắt lý tưởng 3÷5mm, thơng 17 Tóm tắt luận văn thạc sỹ thường từ 5÷10mm; kết hợp với chụp PET giúp xác định xác khối u; đặc ñiểm vùng phổi ñi ñộng theo nhịp thở, bệnh nhân nên thở nhẹ q trình chụp tia xạ Phân bố trường chiếu phụ thuộc vào ví trí khối u giải phẫu thể vùng điều trị Thơng thường, trường chiếu trước, sau sử dụng với mục đích điều trị triệu chứng Khối u thường ñược chiếu với 2, 3, trường chiếu lớn với góc độ thích hợp nhằm giảm liều ảnh hưởng mô lành xung quanh Mức lượng sử dụng, chùm photon MV có mức lượng lớn không 10 MV 3.3.3 Ung thu vú Bệnh nhân ung thư vú có ñịnh xạ trị ñược hướng dẫn chụp CT-Sim Tư bệnh nhân chụp thường nằm ngửa, tay phía với diện tia xạ đặt chạm đầu, có thiết bị cố định phù hợp khơng có thiết bị, q trình chụp điều trị cần giữ ngun vị trí thở nhẹ nhằm hạn chế di ñộng thành ngực Diện chụp ñược bác sĩ xạ trị xác định thơng qua đánh dấu vùng điều trị, thơng thường bao hàm vùng cổ, ngực cách mô vú 5cm xuống bụng Bề dầy lát cắt thường chọn 5÷10mm Phân bố trường chiếu thông thường trường chiếu lướt vú cho diện vú trường chiếu thẳng cho hạch nách thượng địn Có thể xoay Colimator từ 8o ñến 15o phù hợp góc nghiêng thành ngực nằm khơng có giá kê nâng vai đầu Tùy theo bệnh nhân định bác sĩ có không sử dụng wedge vật liệu bù mô Năng lượng sử dụng MV photon, trường hợp diện thành ngực tăng lên lượng cao đến 10 MV cho đồng tối ưu có Trong thực tế khơng thể ñạt liều yêu cầu bề mặt da, nên hay sử dụng vật liệu bù mơ với độ dầy 0.5÷1 cm Khi điều trị tăng cường tập chung vào khối u (hoặc diện phẫu thuật) lượng electron ñược lựa chọn dựa ñặc trưng quãng chạy electron bề dầy thành ngực 18 Tóm tắt luận văn thạc sỹ KẾT LUẬN Với mục tiêu luận văn nghiên cứu ứng dụng ñặc trưng chùm photon, electron máy gia tốc Primus Plus, luận văn hồn thành với nội dung sau Về mặt lý thuyết, luận văn trình bày khái quát sở phương pháp xạ trị, sở vật lý, sinh học, sinh học phóng xạ Luận văn tìm hiểu ngun lý hoạt ñộng máy gia tốc tuyến tính cấu tạo máy gia tốc Primus hệ thống ño liều dùng xạ trị ðiều quan trọng luận văn tìm hiểu phương pháp xác định ñặc trưng chùm xạ sở cho thực nghiệm tính tốn tìm hiểu nhiệm vụ ñề Về mặt thực nghiệm, luận văn thu ñược số kết có ý nghĩa ðặc trưng lượng chùm photon thu ñược giá trị liều sâu cực ñại Dmax mức 6MV 1.6 cm, mức 15 MeV 2.9 cm; tỷ số mô phantom TPR20,10 mức 6MV 0.66, mức 15 MV 0.77 ðặc trưng lượng chùm electron với thơng số khoảng cách điều trị R90 có giá trị 2.82±0.01 cm 3.71±0.09 cm tương ứng mức 12 MeV; thơng số đặc trưng chất lượng chùm tia R50 có giá trị với mức 12 MeV 3.64±0.01 cm 4.80±0.04 cm; thơng số lượng có sác xuất lớn bề mặt phantom Ep0 có giá trị 8.98±0.03 11.93±0.11 tương ứng với mức lượng 12 MeV ðặc trưng phẩm chất chùm photon, electron với trường chuẩn, mức lượng 6MV, 15MV, 9MeV , 12MeV ñộ sâu tương ứng 1.6 cm, 2.9 cm, cm, 2.6 cm ñược thể bảng sau: ðặc trưng phẩm chất 6MV 15MV 9MeV 12MeV ðộ phẳng 1.27% 1.08% 2.85% 2.60% Tính đối xứng 0.29% 0.01% 0.07% 0.17% Vùng Bên trái (mm) 5.9 7.2 10.2 11.1 bán Bên phải(mm) 5.9 6.9 11.0 11.0 Các giá trị thu ñược ñều nằm ngưỡng khuyến cáo ðiều khẳng định máy gia tốc Primus hoạt động ổn định đảm bảo thơng số tốt cho điều trị 19 Tóm tắt luận văn thạc sỹ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] ðào ðình Bình (2011), Phân bố liều hấp thụ phantom theo bề dày theo khoảng cách ñến trục chùm photon lượng 15 MeV dùng xạ trị, Luận văn Thạc sĩ Trường ðH Khoa học Tự nhiên - ðH Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [2] Bộ Y tế (2012), Giới thiệu số bệnh ung thư thường gặp, Nxb Y học, Hà Nội [3] Nguyễn ðức Hòa (2012), ðiện tử hạt nhân, Nxb Giáo dục Việt Nam [4] Kiều Thị Hồng (2010), Xác ñịnh ñường phân bố liều hấp thụ phantom xác ñịnh số ñặc trưng chùm electron lượng 6MeV, MeV dùng xạ trị, Luận văn Thạc sĩ Trường ðH Khoa học Tự nhiên - ðH Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [5] Nguyễn Xuân Kử, Máy gia tốc dùng xạ trị, Tập giảng Trường ðại học Khoa học Tự nhiên - ðH Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [6] Nguyễn Xuân Kử, Bùi Diệu (2011), Cơ sở vật lý tiến kỹ thuật xạ trị ung thư, NXB Y học, Hà Nội [7] Bùi Văn Loát (2009), ðịa vật lý hạt nhân, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [8] Nguyễn Kim Ngân, Lê Hùng (2004), Sinh học phóng xạ, Nxb ðại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [9] Trần ðức Thiệp (2002), Máy gia tốc, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [10] Nguyễn Triệu Tú (2011), Vật lý hạt nhân, Nxb ðại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Tiếng Anh [11] Almond P R., Peter J Biggs, B M Coursey, W F Hanson, M Saiful Huq, Ravinder Nath, D W O Rogers (1999), “AAPM’s TG-51 protocol for clinical reference dosimetry of high-energy photon and electron beams”, American Association of Physicists in Medicine, Medical Physics, Vol 26, No 20 Tóm tắt luận văn thạc sỹ [12] Ang K K., Adam S Garden (2006), Radiotherapy For Head And Neck Cancers: Indications And Techniques - Third edition, Lippincott Williams & Wilkins [13] Barrett A., Jane Dobbs, Stephen Morris, Tom Roques (2009), Practical Radiotherapy Planning - Fourth Edition, CRC Press, Italy [14] Gunderson L L., Joel E Tepper (2011), Clinical Radiation Oncology third edition ,Churchill Livingstone, US [15] IAEA, (2000), Absorbed Dose Determination in External Beam RadiotherapyAn An International Code of Practice for Dosimetry Based on Standards of Absorbed Dose to Water, International Atomic Energy Agency [16] Khan F M (2009), The Physics of Radiation Therapy - Fourth edition, Lippincott Williams & Wilkins [17] Knoll G.F., (2000), Radiation and detection measurment, John wily & Sons Press, USA [18] Levitt S.H., Purdy J.A., Perez C.A., Vijayakumar S (2008), Technical Basis of Radiation Therapy Practical Clinical Applications 4th Revised Edition, Springer, Germany [19] Mayles P., Alan Nahum, Jean-Claude Rosenwald (2007), Handbook of radiotherapy physics theory and practic, Taylor & Francis, U K [20] Podgorsak E B (2005), Radiation Oncology physics: A handbook for Teachers and Students, International Atomic Energy Agency, Vienna [21] Podgorsak E B (2005), Radiation Physics for Medical Physicists (Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering), Springer, Germany [22] Sibtain A., Andrew Morgan, Niall MacDougall (2012), Physics for Clinical Oncology (Radiotherapy in Practice), Oxford University Press, USA [23] Siemens AG (2004), Acceptance Test Protocol (Protocol - High-Energy and Mid- Energy Systems), Siemens Medical Solutions USA, Inc 21 ... pháp khác sử dụng nhiều trường hợp cần phối hợp với xạ trị ñể ñạt hiệu kiểm soát bệnh tốt Hơn nữa, với tiến khoa học k? ?? thuật, máy gia tốc ñại ñã thay dần máy Cobalt-60 cũ k? ?? Các máy xạ trị gia tốc. .. thuật máy gia tốc thẳng PRIMUS- Siemens K? ?ch thư? ??c hệ thống máy PRIMUS: Hình 2.3: Thơng số k? ? thuật máy gia tốc Năng lượng: Máy gia tốc PRIMUS ñược thiết k? ?? ñể tạo loại lượng (chùm tia X, chùm ñiện... dụng chùm xạ photon electron máy gia tốc Linac Primus xạ trị ung thư bệnh viện K? ?? Nội dung luận văn gồm chương: Chương 1: Tổng quan sở lí thuyết phương pháp xạ trị ung thư Chương giới thiệu sở sở