Tiểu ban C: Ghi đo xạ, An toàn xạ Quan trắc môi trường Section C: Radiation measurement, Radiation safety and Environmental monitoring XÁC ĐỊNH THỰC NGHIỆM CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA LIỀU KẾ QUANG PHÁT QUANG LOẠI NANODOT ỨNG DỤNG TRONG XẠ TRỊ CHIẾU NGOÀI EXPERIMENTAL DETERMINING CHARACTERISTICS OF OPTICALLY STIMULATED LUMINESCENCE DOSIMETER (NANODOT TYPE) APPLIED IN EXTERNAL RADIOTHERAPY LÊ VIỆT PHONGA, NGUYỄN VĂN HÙNGA, CHU VĂN LƯƠNGB a Viện Nghiên cứu hạt nhân, 01 Nguyên Tử Lực, phường 8, TP Đà Lạt b Bệnh viện K, phường Tân Triều, Quận Thanh Trì, TP Hà Nội Email: iamleephong@gmail.com Tóm tắt: Thơng thường bệnh viện, việc lập kế hoạch xạ trị cho bệnh nhân dựa phần mềm mơ để tính tốn phân bố liều như: Monte Carlo, DOSXYZnrc Tuy nhiên, việc đánh giá liều thực xạ trị tối ưu liều xạ trị cho bệnh nhân quan tâm Để xác định liều thực cho bệnh nhân, thường người ta sử dụng số loại liều kế như: liều kế nhiệt phát quang, liều kế quang phát quang, đặc biệt liều kế quang phát quang loại nanodot có nhiều ưu điểm Mục đích báo cáo đánh giá thực nghiệm khả sử dụng liều kế quang phát quang loại nanodot định liều xạ trị chiếu Nội dung nghiên cứu bao gồm: Xác định ngưỡng nhạy, độ đồng đều, độ lặp lại, độ suy giảm tín hiệu, độ tuyến tính, phụ thuộc góc đánh giá độ không đảm bảo đo liều kế nanodot hệ đọc MicroStar phiên 4.3 sử dụng chùm photon MV máy gia tốc tuyến tính Varian-2100 C/D Kết nghiên cứu cho thấy đặc trưng liều kế bảo đảm theo tiêu chuẩn IEC-61066 IEC-62387, độ không đảm bảo đo phương pháp 19,73% mức tin cậy 95% Do đó, việc sử dụng liều kế để định liều chiếu cho bệnh nhân xạ trị khả thi Tuy nhiên cần mở rộng nghiên cứu với mức lượng photon khác chùm tia xạ khác Từ khóa: Xạ trị, định liều, liều kế quang phát quang, liều kế nanodot Abtract: In hospitals, normally, establishment of a radiotherapy planning for patients has been based on simulation softwares for calculation of dose distributions such as Monte Carlo, DOSXYZnrc… However, estimation of actual doses and optimal radiotherapy dose for patients has been underestimated At present, some kind of dosimeters such as thermoluminescence dosimeters (TLDs) and optically stimulated luminescence dosimeter (OSLDs) have been normally used to evaluate true doses for patients, in particular, OSLD with nanodot type due to having many advantages Aim of this report is to evaluate experimentally an ability of using nanodot dosimeters for dosimetry in external radiotherapy Research contents consist of determining detection threshold, uniformity, reproducibility, fading, linearity, isotropy and estimating measurement uncertainty for the dosimeters together with the MicroStar reader Ver 4.3 using MV photon beam of linear accelerator Varian-2100 C/D The results showed that the characteristics of the dosimeters are evenly guarantee according to the standards of IEC-61066 and IEC-62387, and measurement uncertainty is 19.73% at 95% confidence interval Therefore, use of these dosimeters to determine external doses for radiotherapy patients is realizable However, it takes expansive researches with different photon energies and other radiation qualities Keywords: Radiotherapy, dosimetry, optically stimulated luminescence dosimeter (OSLD), nanodot dosimeter GIỚI THIỆU Trong xạ trị y tế, việc đánh giá liều chiếu thực cho bệnh nhân điều cần thiết Các phương pháp sử dụng đầu dò MOSFET hay đầu dò diode cho độ xác cao có nhược điểm tuổi thọ giảm, ảnh hưởng nhiệt độ cao, nhiễu điện tử cồng kềnh dây cáp kết nối khó áp dụng với số lượng bệnh nhân lớn [1] Phương pháp sử dụng liều kế nhiệt phát quang (TLD) linh động lại có nhược điểm số liệu bị sau lần đọc kết quả, gây khó khăn cho việc điều tra lịch sử điều trị bệnh nhân việc ủ nhiệt tái sử dụng liều kế gây việc giảm độ nhạy với xạ Phương pháp sử dụng liều kế quang phát quang (OSLD) kích thước nhỏ loại nanodot (viết tắt liều kế nanodot) nhằm điều tra lịch sử điều trị bệnh nhân có nhiều ưu điểm giá thành khả đọc lại số liệu nhiều lần Tuy nhiên, việc áp dụng loại liều kế nanodot cần có đánh giá tiêu chí sai số trước tiến hành sử dụng Mục đích báo cáo thực đánh giá thực nghiệm yếu tố ảnh hưởng chùm tia photon 6MV máy gia tốc tuyến tính Varian-2100 C/D đặt Bệnh viện K (Hà Nội) liều kế nanodot với hệ đọc liều MicroStar phiên 4.3 (ở Viện Nghiên cứu hạt nhân) Các tiêu chí đánh giá thực nghiệm bao gồm: Xác định ngưỡng nhạy, độ đồng đều, độ lặp lại, độ suy giảm tín hiệu, độ tuyến tính, phụ thuộc góc đánh giá độ không đảm bảo đo dựa tiêu chuẩn đánh giá liều kế 288 Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 14 Proceedings of Vietnam conference on nuclear science and technology VINANST-14 PHƯƠNG PHÁP 2.1 Trang thiết bị Liều kế nanodot hãng Landauer sản xuất, gồm vật liệu ôxit nhôm pha tạp với carbon (Al 2O3:C) dạng bột, giữ lại hai màng mỏng tạo thành chip có đường kính mm tổng độ dày 0,3 mm Lớp vỏ ngồi kích thước 10 x 10 mm2, độ dày mm nhựa ABS bảo vệ liều kế với ánh sáng nhằm tránh việc tín hiệu Liều kế sau chiếu xạ đọc lấy số liệu hệ đọc liều MicroStar Trong trình đọc, hệ MicroStar sử dụng bước sóng ánh sáng 525 nm để kích thích vật liệu liều kế phát quang ánh sáng có bước sóng 420 nm thu nhận ống nhân quang điện (PMT) Các số liệu xử lý hiển thị kết đo phần mềm μStar tích hợp máy tính kết nối với hệ đọc Micrstar Thiết bị chiếu xạ liều kế máy gia tốc tuyến tính thương mại Varian-2100 C/D phát chùm photon 6MV sử dụng điều trị cho bệnh nhân Bệnh viện K Hệ thống đánh giá liều cho máy gia tốc sử dụng hệ chuẩn liều loại Farmer (gồm hệ đọc điện tích Dose-1 đầu dị FC65-G) hãng IBA sản xuất Hệ hiệu chuẩn Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân (Hà Nội) với nguồn 60Co phantom nước (theo model thương mại WP34 hãng IBA) có hệ số chuẩn ND,W0 = 4,81.107 Gy/C (Uc = ± 2%) T = 200C; P = 1013 hPa 2.2 Hiệu chỉnh thiết bị Quy trình xác định trường chiếu máy gia tốc tuyến tính tuân theo hướng dẫn TRS-398 ban hành IAEA [2] Cấu hình thiết lập đầu dị vào đầu phát máy gia tốc cấu hình SAD (source-axis distance) với độ sâu liều tối đa zmax = 1,5 cm Các điểm giá trị liều thiết lập (Dset) 10 giá trị từ 100 cGy đến 1000 cGy, điểm giá trị khảo sát đo liều hấp thụ nước lần để tính giá trị trung bình (Dmea) Bảng Khảo sát giá trị liều hấp thụ Dset (cGy) Dmea (cGy) 100 97,0 Coefficient of Variation (%) 2,98 200 194,3 300 Dset (cGy) Dmea (cGy) CV(%) 600 587,6 2,06 2,87 700 682,5 2,50 291,7 2,78 800 784,6 1,92 400 389,2 2,70 900 879,3 2,30 500 486,8 2,65 1000 978,8 2,12 Hệ đọc liều MicroStar hiệu chuẩn trước tiến hành đọc liều nhằm xác định hệ số hiệu chuẩn hệ đọc RCF (Reader Calibration Factor) Phương pháp hiệu chuẩn sử dụng liều kế chiếu chuẩn gồm nhóm (mỗi nhóm chứa liều kế), bao gồm điểm giá trị liều: 50, 100, 300, 500, 800, 1000 1300 cGy Hàm số xác định RCF xây dựng với hàm phi tuyến phần mềm hệ MicroStar biểu thị công thức (1): 𝑦 = (−1,66311𝐸 − 10)𝑥 + (1,44𝐸 − 3)𝑥 + 10,45080 (1) với hệ số tương quan R = 0,99 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 3.1 Khảo sát độ ổn định hệ đọc liều MicroStar Khảo sát thực trước thực phép đo đạc thực nghiệm theo dõi toàn thực nghiệm Các giá trị theo dõi ổn định bao gồm DARK (dòng tối); CAL (độ ổn định ống PMT); LED (độ ổn định nguồn sáng kích thích quang) 289 Tỉ số ( Giá trị ngày / giá trị ban đầu) Tiểu ban C: Ghi đo xạ, An tồn xạ Quan trắc mơi trường Section C: Radiation measurement, Radiation safety and Environmental monitoring 1.150 1.100 CAL LED 1.050 1.000 0.950 0.900 0.850 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Số lần khảo sát Hình Đồ thị khảo sát ổn định hệ đọc MicroStar Giá trị trung bình DARK theo dõi không vượt tiêu chuẩn cho phép nhà sản xuất (