Luận văn thạc sĩ Vật lý kỹ thuật: Tối ưu hóa quy trình chụp ảnh cắt lớp điện toán hỗ trợ xạ trị ở bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt tại bệnh viện Chợ Rẫy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TRẦN TẤN DU

TỐI ƯU HÓA QUY TRÌNH CHỤP ẢNH CẮT LỚP ĐIỆN TOÁN HỖ TRỢ XẠ TRỊ Ở BỆNH NHÂN UNG THƯ TUYẾN TIỀN LIỆT TẠI

BỆNH VIỆN CHỢ RẪY Chuyên ngành: Vật Lý Kỹ Thuật

Mã số: 8520401

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2023

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS NGUYỄN TRƯỜNG THANH HẢI

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS LÝ ANH TÚ

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 09 tháng 07 năm 2023

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1 Chủ tịch hội đồng: TS TRẦN TRUNG NGHĨA

2 Cán bộ chấm nhận xét 1: TS NGUYỄN TRƯỜNG THANH HẢI3 Cán bộ chấm nhận xét 2: TS LÝ ANH TÚ

4 Ủy viên: TS HOÀNG MẠNH HÀ5 Thư ký: TS TRẦN TRUNG HẬU

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

KHOA HỌC ỨNG DỤNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I TÊN ĐỀ TÀI: Tối Ưu Hóa Quy Trình Chụp Ảnh Cắt Lớp Điện Toán Hỗ Trợ Xạ Trị Ở Bệnh Nhân Ung Thư Tuyến Tiền Liệt Tại Bệnh Viện Chợ Rẫy (Optimization of the radiotherapy-assisted tomography procedure for prostate cancer patients at Cho Ray Hospital)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Tp.HCM, ngày… tháng… năm 2023 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

Qua quá trình học tập và nghiên cứu sau nhiều năm tháng, tôi đã hoàn thành được luận văn thạc sĩ với đề tài “Tối Ưu Hóa Quy Trình Chụp Ảnh Cắt Lớp Điện Toán Hỗ Trợ Xạ Trị Ở Bệnh Nhân Ung Thư Tuyến Tiền Liệt Tại Bệnh Viện Chợ Rẫy” Tôi luôn ghi nhận những sự ủng hộ, hỗ trợ và đóng góp nhiệt tình của những người bên cạnh mình Nhân đây tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến họ.

Lời đầu tiên tôi xin cảm ơn PGS TS Huỳnh Quang Linh, người đã dìu dắt và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn Sự định hướng và chỉ bảo của thầy đã giúp tôi nghiên cứu và giải quyết vấn đề một cách khoa học, đúng đắn hơn

Xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh Đạo Khoa Xạ trị, bệnh viện Chợ Rẫy đã đồng ý và tạo điều kiện cho tôi tiến hành làm nghiên cứu khoa học tại đơn vị Cảm ơn các anh chị đồng nghiệp trong bệnh viện Chợ Rẫy đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong công việc cũng như học tập Đã giúp tôi có thể theo học và hoàn thành khóa luận tốt nhất.

Tiếp theo, tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Bộ phận sau Đại học, Phòng đào tạo, Phòng khảo thí Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi được học tập và hoàn thành khóa luận một cách thuận lợi Xin cảm ơn quý thầy cô giáo đã dạy dỗ và truyền đạt kiến thức cho chúng tôi trong suốt thời gian qua

Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp sau đại học khóa 20, Khoa Khoa Học Ứng Dụng đã cùng tôi đi qua những ngày tháng học tập miệt mài, cùng chia sẻ niềm vui nỗi buồn và động viên tôi vượt qua những khó khăn, vất vả để hoàn thành luận văn này.

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến bố mẹ và gia đình tôi đã mang đến niềm vui và theo dõi tôi suốt chặng đường Luôn bên cạnh động viên và nâng đỡ tôi trong những giây phút khó khăn nhất của cuộc sống.

Đặt vấn đề: Xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh là một trong các phương pháp chính trong điều trị ung thư tuyến tiền liệt Trong đó chụp cắt lớp điện toán chùm tia hình nón (CBCT) là một trong các phương thức hiện đại có giá trị lâm sàng cao trong xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh hiện nay trên thế giới và mới được đưa vào sử dụng ở các trung tâm điều trị xạ trị ở Việt Nam trong các năm trở lại đây Dựa trên hình ảnh CBCT hàng ngày của bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt đã điều trị có thể khảo sát được sai số trong tái lập tư thế hàng ngày của bệnh nhân ở các bộ dụng cụ cố định, tính toán biên điều trị CTV-PTV cho các ca xạ trị tuyến tiền liệt, đánh giá tần suất xuất hiện các sai số vượt quá biên sai số được tính toán trước từ đó xây dựng được quy trình tối ưu cho xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh CBCT

Phương pháp: 60 Bệnh nhân đã xạ trị ung thư tuyến tiền liệt triệt để có chụp ảnh CBCT hàng ngày được thu thập ngẫu nhiên và chia thành hai nhóm, nhóm 30 bệnh nhân sử dụng bộ dụng cụ cố định ProStep và nhóm 30 bệnh nhân sử dụng BlueBAG 10 thông số độ sai lệch trong tái lập tư thế bệnh nhân ở các ngày điều trị cung cấp bởi các lần chụp CBCT được thu thập để khảo sát sai lệch tư thế điều trị của bệnh nhân theo các hướng Trên-Dưới (SI), Trái-Phải (LR), Trước-Sau (AP) So sánh khả năng tái lập của hai bộ dụng cụ dựa trên vec-tơ sai số tổng thể (TVE) được tính từ các hướng SI, LR, AP Biên CTV-PTV được tính theo công thức của Van Herk dựa trên dữ liệu về sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên được tính toán từ các thông số trên và đánh giá với giá trị biên sai số được sử dụng hiện tại Các sai số trên 5mm và trên 10mm được đếm và thông kê tần suất xuất hiện trên tất cả các ca ở cả hai nhóm dụng cụ

Kết quả: Giá trị trung bình TVE lần lượt ở hai nhóm ProStep và BlueBAG là 7.7 và 6.5mm Nhóm sử dụng BlueBAG có giá trị sai số tổng thấp hơn có ý nghĩa thống kê so với nhóm ProStep (p<0.05) đặc biệt ở hai hướng LR và AP (p<0.05) và không có sự khác biệt theo chiều SI Giá trị biên CTV-PTV được tính ở nhóm ProStep là 4.0, 6.2, 5.6mm và nhóm BlueBAG là 4.6, 5.7, 3.8mm theo các hướng SI, LR, AP Tần suất sai số ở nhóm ProStep là 17-22% (>5mm), 1-7% (>10mm) và BlueBag là 9-21% (>5mm), 1-4% (>10mm) ở tất cả các hướng

Kết luận: Quy trình chụp ảnh dựa trên CBCT trước xạ trị ung thư tuyến tiền liệt không chỉ cho phép điều chỉnh các sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên dựa trên vị trí các mốc xương mà còn các cấu trúc giải phẫu bên trong như tuyến tiền liệt Điều đó cho phép tối ưu trong điều trị xạ trị chính xác, ngoài ra còn khảo sát các thay đổi hay bất thường trong giải phẫu của bệnh nhân Các sai số được thống kê cho thấy trong vùng biên điều trị của bệnh nhân nên có thể cân nhắc giảm tần suất chụp phim cho phù hợp để giảm thiểu liều phóng xạ cho bệnh nhân và tối ưu hóa sử dụng trang thiết bị.

Optimization of the radiotherapy-assisted tomography procedure for prostate cancer patients at Cho Ray Hospital

Background: Image-guided radiation therapy is one of the main methods of prostate cancer treatment In which, Cone-beam Computed Tomography (CBCT), one of the modern IGRT methods with high clinical value, have been widely using in many Radiotherapy centers in the world and has just been using in some centers in Vietnam in recent years Through daily CBCT images of prostate cancer patients, it is possible to investigate errors in daily reproducibility of immobilization equipment, build planning error margin (CTV-PTV) for prostate radiotherapy cases, evaluate the frequency of occurrence of errors beyond the pre-calculated margin, thereby building an optimal procedure for radiotherapy under CBCT imaging guidance

Methods: 60 patients undergoing prostate cancer radiotherapy treatment with daily CBCT imaging were randomly collected and divided into two groups, 30 patients using the ProStep immobilization device and 30 patients using BlueBAG device 10 deviation shift values in a patient provided by CBCT scans were collected to investigate the patient's treatment position uncertainty in three directions: Superior- Inferior (SI), Left-Right (LR), Anterior- Posterior (AP) The reproducibility of the two immobilization devices was compared based on the total vector error (TVE), which was calculated from the SI, LR, AP values The CTV-PTV margins were calculated according to Van Herk's formula based on the systematic and random error, which were calculated from the above parameters, and compared with the currently used Errors over 5mm and over 10mm were counted and reported the frequency on all cases in both groups Results: The TVE values in the two groups of ProStep and BlueBAG were 7.7 and 6.5mm, respectively The BlueBAG group has a statistically significant lower total error value than the ProStep group (p<0.05), especially in the LR and AP directions (p<0.05) and there is no difference in the SI direction The margin value of CTV-PTV calculated in ProStep was 4.0, 6.2, 5.6mm and BlueBAG was 4.6, 5.7, 3.8mm in SI, LR, AP directions The frequency of error in the ProStep group was 18-22% (>5mm), 1-7% (>10mm) and in BlueBAG 9-21% (>5mm), 1-4% (>10mm) in all directions

Conclusions: CBCT imaging procedure before prostate cancer radiotherapy is not only correct systematic and random errors by matching pelvis bone landmarks, but also the anatomy inside such as prostate position That allows optimal in precise radiotherapy treatment, moreover to investigate changes or abnormalities in the patient anatomical changes The statistical data show that uncertainty errors remained in treatment margin, it is possible to consider reducing the

Tôi xin cam đoan: Bài Luận văn thạc sĩ “Tối Ưu Hóa Quy Trình Chụp Ảnh Cắt Lớp Điện Toán Hỗ Trợ Xạ Trị Ở Bệnh Nhân Ung Thư Tuyến Tiền Liệt Tại Bệnh Viện Chợ Rẫy” là công trình nghiên cứu đã được cá nhân tôi thực hiện cũng như hoàn thành toàn bộ và dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Huỳnh Quang Linh- Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Những kết quả từ bài nghiên cứu này là hoàn toàn chưa từng được công bố trong những công trình nghiên cứu riêng biệt nào khác Việc sử dụng các kết quả và những trích dẫn từ tài liệu của những tác giả khác đã được tôi đảm bảo thực hiện theo đúng các quy định khi làm bài luận Các phần nội dung trích dẫn và các tài liệu từ sách báo và thông tin tham khảo đã được đăng tải trên các tác phẩm cũng như các trang web được trình bày theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước hội đồng nhà trường nếu trong trường hợp phát hiện ra bất cứ sai phạm hay vấn đề về việc sao chép tài liệu và kết quả nào trong đề tài này

Tác giả

NGUYỄN TRẦN TẤN DU

MỤC LỤC

Phần mở đầu 1

Chương 1: Tổng quan 7

1.1 Tổng quan về vật lý tia X trong phương pháp điều trị xạ trị 7

1.1.1 Tương tác của bức xạ với vật chất 8

1.1.2 Tương tác của tia X với mô cơ thể 9

1.2 Tổng quan về bệnh ung thư tuyến tiền liệt 11

1.2.1 Cấu trúc giải phẫu tuyến tiền liệt 11

1.2.2 Bệnh ung thư tuyến tiền liệt 12

1.3 Các chiến lược điều trị ung thư tuyến tiền liệt hiện nay 13

1.4 Xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh (IGRT) 14

1.5 Quy trình điều trị xạ trị ung thư tuyến tiền liệt tại bệnh viện Chợ Rẫy 20

1.6 Tổng quan tình hình nghiên cứu: 24

Chương 2: Thiết bị, phương pháp và đối tượng nghiên cứu 30

2.1 Mô hình thiết bị 30

2.1.1 Thiết bị chụp cắt lớp điện toán mô phỏng (Simulation Computed Tomography) 30

2.1.2 Máy gia tốc tuyến tính (Linear Accelerator) 31

2.1.3 Thiết bị Chụp cắt lớp điện toán chùm tia hình nón (Conebeam Computed Tomography- CBCT) 33 2.1.4 Dụng cụ cố định 38

Hình 1.1- Bức xạ hãm [13] 7

Hình 1.2- Bức xạ đặc trưng [13] 8

Hình 1.3- Vị trí giải phẫu tuyến tiền liệt (Internet) 12

Hình 1.4- Khối u Tuyến tiền liệt (Internet) 13

Hình 1.5- Sơ đồ minh họa các biên trong thể tích xạ trị (theo ICRU-62) [19] 16

Hình 1.6- Sơ đồ phân loại IGRT [21] 17

Hình 1.7- Quy trình xạ trị ung thư tuyến tiền liệt tại bệnh viện Chợ Rẫy 20

Hình 1.8- Tư thế mô phỏng bệnh nhân trên dụng cụ BlueBAG (Ảnh chụp tại khoa) 21

Hình 1.9- Tư thế mô phỏng bệnh nhân trên ProStep (Ảnh chụp tại khoa) 21

Hình 1.10- Tư thế bệnh nhân ở phòng xạ trị (ProStep-Trái, BlueBAG- Phải) (Ảnh chụp tại khoa) 23

Hình 1.11- Quy trình chụp phim kiểm tra tước xạ tại khoa 24

Hình 2.1- Máy chụp cắt lớp điện toán mô phỏng (Ảnh chụp tại khoa) 30

Hình 2.2- Máy xạ trị gia tốc tuyến tính VersaHD-Elekta (Ảnh chụp tại khoa) 31

Hình 2.3- Tâm Isocenter phòng máy gia tốc [31] 32

Hình 2.4- Các hướng dịch chuyển trong xạ trị ung thư tuyến tiền liệt (Ảnh chụp màn hình Monaco) 33

Hình 2.5- Hình minh họa máy gia tốc có gắn CBCT (tài liệu hướng dẫn của Elekta) 34

Hình 2.6- So sánh chùm tia CT hình nón và chùm tia hình cánh quạt [29] 35

Hình 2.7- Minh họa mô hình chụp ảnh CBCT và cấu tạo tấm nhận ảnh CBCT [29] 36

Hình 2.8- Hình ảnh CBCT trước (bên Trên) và sau (bên Dưới) khi điều chỉnh sai lệch Hình ảnh màu tím là hình tham chiếu từ khi chụp CT mô phỏng của bệnh nhân, hình ảnh màu xanh lá là hình chụp kiểm tra tư thế bằng CBCT (Ảnh chụp tại khoa) 37

Hình 2.9- Bộ dụng cụ ProStep cố định chân trong xạ trị vùng chậu (Ảnh chụp tại khoa) 39

Hình 2.10- Túi hút chân không BlueBAG (Ảnh chụp tại khoa) 39

Hình 3.1- Biểu đồ giá trị trung bình TVE của nhóm ProStep (bên tráii) và nhóm BlueBAG (bên phải) 45

trái) 47 Hình 3.3- Biểu đồ giá trị trung bình LR của nhóm ProStep (bên Phải) và nhóm BlueBAG (bên trái) 49 Hình 3.4- Biểu đồ giá trị trung bình AP của nhóm ProStep (bên Phải) và nhóm BlueBAG (bên trái) 49 Hình 3.5- Đồ thị tỉ lệ phần trăm sai số lớn hơn 5mm và 10mm của hai nhóm dụng cụ 53 Hình 3.6- Quy trình xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh CBCT (đề xuất) 55

Bảng 1.1 - Dữ liệu so sánh các bộ dụng cụ cố định từ một số nghiên cứu trước 25

Bảng 1.2 - Dữ liệu tính toán PTV từ các nghiên cứu trước 27

Bảng 3.1 - Kết quả kiểm tra phân phối chuẩn của TVE hai nhóm dụng cụ cố định 44

Bảng 3.2- Kiểm định Mann-Whitney giá trị trung bình TVE hai nhóm dụng cụ cố định 45

Bảng 3.3 - Kết quả kiểm tra phân phối chuẩn của giá trị trung bình SI hai nhóm dụng cụ cố định 46

Bảng 3.4 - Kiểm định Mann-Whitney giá trị trung bình SI hai nhóm dụng cụ cố định 46

Bảng 3.5 - Kết quả kiểm tra phân phối chuẩn của giá trị trung bình LR và AP hai nhóm dụng cụ cố định 47

Bảng 3.6 - Kiểm định Mann-Whitney giá trị trung bình LR và AP hai nhóm dụng cụ cố định 48 Bảng 3.7 - Kết quả trung bình TVE, SI, LR, AP ở hai nhóm dụng cụ cố định (đơn vị: mm) 48

Bảng 3.8 - Kết quả sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên ở các hướng SI, LR, AP ở hai nhóm dụng cụ cố định (đơn vị: mm) 49

Bảng 3.9 - Kết quả tính toán biên PTV (đơn vị: mm) 50

Bảng 3.10 - Kết quả tính toán biên PTV sau khi hiệu chỉnh (đơn vị: mm) 50

Tên viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

3D-CRT 3 Dimensional- Conformal Radiation Therapy Xạ Trị 3 Chiều Theo Hình Dạng U

ALARA As Low As Reasonably Achievable Có Thể Đạt Được Với Liều Thấp Nhất Có Thể

CBCT Cone Beam Computed Tomotherapy Chụp Cắt Lớp Điện Toán Chùm Tia Hình Nón

MRI-Linac Magnetic Resonance Imaging- Linear Accelerator

Máy Gia Tốc Tuyến Tính Kết Hợp Bộ Phận Chụp Ảnh Cộng Hưởng Từ

VMAT Volumetric Modulated Arc Therapy Xạ Trị Điều Biến Thể Tích Theo Cung Quay

Phần mở đầu

Theo tổ chức y tế thế giới WHO: Ung thư là một thuật ngữ chung cho một nhóm lớn các bệnh có thể ảnh hưởng đến bất kỳ bộ phận nào của cơ thể Các thuật ngữ khác được sử dụng là khối u ác tính và khối u Một đặc điểm xác định của bệnh ung thư là sự tạo ra nhanh chóng của các tế bào bất thường phát triển vượt ra ngoài ranh giới thông thường của chúng, và sau đó có thể xâm lấn các bộ phận liền kề của cơ thể và lan sang các cơ quan khác; quá trình sau này được gọi là di căn Di căn là nguyên nhân chính gây tử vong do ung thư

Trong năm 2020 các ung thư phổ biến hàng đầu có thể kể đến như ung thư vú, phổi, đại trực tràng, tiền liệt tuyến Trong đó các ung thư gây chết phổ biến là ung thư phổi, đại trực tràng, dạ dày

Ung thư tuyến tiền liệt (UTTTL) là một vấn đề sức khỏe quan trọng vì tỉ lệ mới mắc và tỉ lệ tử vong cao Đây là bệnh lý ác tính thường gặp ở nam giới (ngoại trừ ung thư da) Theo thống kê của hiệp hội ung thư Hoa Kỳ, có hơn 268.000 ca mắc mới và khoảng 34.500 ca tử vong được tính trong năm 2022 [1] Trên toàn cầu, ung thư tuyến tiền liệt là ung thư có tỉ lệ mắc mới cao thứ tư toàn cầu tính chung cả hai giới (sau ung thư vú, phổi, vú, đại–trực tràng) với khoảng hơn 1.4 triệu ca được chẩn đoán ung thư tuyến tiền liệt được ghi nhận (trong năm 2020) [2], chiếm 7,3% tổng số ung thư các loại Tính riêng cho nam giới, UTTTL đứng hàng thứ hai sau ung thư phổi và chiếm 14.1% tổng số các ung thư giới nam

Tại Việt Nam, theo GloboCan 2020, ung thư tuyến tuyến tiền liệt là một trong năm loại ung thư phổ biến ở nam giới (cùng với ung thư gan, phổi, dạ dày và ung thư đại trực tràng) với tỉ lệ mắc mới và tỉ lệ tử vong chuẩn theo tuổi lần lượt là 3,4% (6.248 ca) và 2,5% (2.628 ca) Nhìn chung, Việt Nam cũng như các nước châu Á có tỉ lệ mắc mới ung thư tuyến tiền liệt thấp (4,5–10,5) so với các khu vực có tỉ lệ mắc mới trung bình như Nam Âu, Mỹ Latinh (60,1–79,8) và tỉ lệ cao như Úc, Bắc Mỹ, Bắc Âu (97,2–111,6) [3]

Dựa trên các đánh giá chẩn đoán ban đầu, chiến lược được đưa ra trong đó phẫu thuật, xạ trị và điều trị nội tiết là ba phương pháp chính để lựa chọn điều trị dựa trên tùy giai đoạn bệnh của bệnh nhân [4] Đối với phương pháp xạ trị, các nghiên cứu cho thấy việc tăng liều xạ (từ 66Gy đến 80Gy) mang lại lợi ích điều trị tỷ lệ thuận [5] Đối với kỹ thuật xạ trị phù hợp mô đích (3D-CRT) liều xạ đã có thể áp dụng ở khoảng 65-70Gy mà vẫn hài hòa về mức độ tổn thương các cơ quan trọng yếu xung quanh vùng chiếu xạ, đặc biệt là cấu trúc bàng quang và trực tràng Khi phương pháp xạ trị điều biến cường độ (IMRT) được phổ biến ứng dụng, việc nâng liều xạ lên đến mức 81Gy đã hiện thực hơn mà còn giảm được các độc tính bức xạ cho các cơ quan trọng yếu xung quanh Đi cùng với kỹ thuật xạ trị hiện đại đó (3D-CRT hay IMRT) là các hệ thống xác minh hình ảnh hướng dẫn điều trị chính xác hơn được gọi chung là xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh (IGRT)

Tuyến tiền liệt nằm trong hố chậu, vị trí của tuyến tiền liệt dễ bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi thể tích của các cơ quan lân cận như bàng quang, trực tràng Các nghiên trước đây đã cho thấy sự di động của tuyến tiền liệt [6] [7] Sự di động này dẫn đến các vị trí thay đổi có ý nghĩa trong các ngày điều trị, với hình ảnh chụp cắt lớp điện toán chùm tia hình nón (3D-CBCT) được ứng dụng để khảo sát tư thế bệnh nhân trước xạ thì sự thay đổi vị trí của tuyến này so với các mốc xương chậu xung quanh ngày càng được làm rõ [7] Đặc biệt ở chiều hướng trước sau (AP), do liên quan với cấu trúc giải phẫu kế cận là bàng quang và trực tràng là hai cơ quan có kích thước thay đổi lớn nên đã ảnh hưởng nhiều đến biên di động của cấu trúc tuyến tiền liệt Do đó, bệnh nhân cần được chuẩn bị tốt trước điều trị để đảm bảo duy trì thể tích của bàng quang và trực tràng ở mức tương đồng qua mỗi lần điều trị và một biên an toàn được các bác sĩ cộng thêm để đảm bảo đủ liều lượng chiếu xạ cho tuyến tiền liệt

Sai số khiến việc xạ trị không chính xác có thể đến từ các yếu tố như: xác định sai

xạ có thể bao phủ đủ thể tích chiếu xạ, một biên an toàn dự trù cho các sai số trên được cộng bao quanh khối thể tích bia chiếu xạ lâm sàng ban đầu (CTV- Clinical Target Volume) để tạo ra một thể tích chiếu xạ kế hoạch to hơn (PTV- Planning Target Volume), việc cố gắng giảm thiểu sai số xạ trị sẽ làm giảm kích thước biên PTV đồng nghĩa bệnh nhân sẽ giảm được liều dự phòng nhiều hơn mà vẫn xạ chính xác Do vậy để giảm thiểu một số sai số trên thì dụng cụ cố định bệnh nhân là một trong những yếu tố đóng vai trò quan trọng trong việc đưa liều điều trị chính xác đến vị trí chiếu xạ của bệnh nhân Bộ dụng cụ cố định nhìn chung phải đáp ứng được việc tái lặp tư thế bệnh nhân một cách thoải mái qua mỗi lần điều trị Các bộ dụng cụ cố định vùng chậu nhìn chung gồm 3 loại chính được sử dụng rộng rãi là bộ dụng cụ cố định chân hai vị trí (Gối và cổ chân), bộ dụng cụ cố định chân kết hợp mặt nạ cố định vùng chậu và túi chân không định hình hình dáng bệnh nhân Mỗi loại có một số tính năng và khả năng riêng được so sánh qua các nghiên cứu trước đây, ví dụ một số nghiên cứu cho thấy mức độ cố định của túi hút chân không phù hợp hình thể từng bệnh nhân ở các hướng như Trước-Sau, Trái-Phải cho thấy khả năng cố định tốt hơn so với bộ gối cố định chân và tương đồng ở hướng còn lại (Trên-Dưới) [9], ngoài ra các dụng cụ cố định có tính cá nhân hóa cao như các loại mặt nạ cố định vùng chậu hay các túi hút chân không cho thấy khả năng giải quyết vấn đề kiểm soát độ xoay của cơ thể tốt hơn những bộ dụng cụ phổ biến khác Tuy vây, các nghiên cứu vẫn còn đối lập nhau giữa các trung tâm xạ trị khác nhau và chưa có nghiên cứu nào cho bằng chứng mạnh mẽ khẳng định dụng cụ nào tối ưu nhất cho xạ trị vùng chậu

Đối với các các di động nội tại ở vị trí điều trị, các nghiên cứu trước đây cho thấy có sự di lệch của cấu trúc tuyến tiền liệt so với khung chậu xung quanh hàng ngày, đặc biệt theo chiều trước sau do ảnh hưởng bởi thể tích thay đổi của bàng quang và trực tràng [7] [10], các phương pháp xác minh hình ảnh bằng hình ảnh X quang 2D-MV hay 2D-kV đều chỉ cho thông tin về các cấu trúc có mật độ cao như xương vì vậy, trong kỹ thuật đó chỉ có thể điều chỉnh tư thế xạ trị bệnh nhân dựa trên các mốc xương chậu, nhưng vị

trí chính xác của tuyến tiền liệt có thể sẽ không chính xác điều đó dẫn đến một biên cộng sai số sẽ to hơn và đồng nghĩa bệnh nhân sẽ nhận nhiều liều hơn Đặc biệt trong trường hợp cần xạ tăng liều tuyến tiền liệt liều cao trong pha tăng cường, thì việc không biết chính xác vị trí tuyến tiền liệt sẽ dẫn đến việc phát liều cao vào cơ quan xung quanh Do đó với khả năng tái tạo hình ảnh 3D cho phép nhìn được các cấu trúc mô mềm trong cơ thể, có thể thấy 3D-CBCT cho thấy ưu thế vượt trội so với hình ảnh 2D trong việc điều chỉnh chính xác sự sai lệch của vùng thể tích chiếu xạ cũng như đánh giá nguồn gốc sai lệch của sự dịch chuyển (sai lệch do tư thế, sai lệch do cấu trúc giải phẫu thay đổi, sai lệch do bộ dụng cụ cố định) một cách chính xác hơn

Với các thiết bị bàn điều hiện đại ngày nay (có thể dịch chuyển tự động theo 3 chiều tịnh tiến- 3 chiều xoay) và quy trình chụp ảnh hàng ngày trước xạ cho phép ta điều chỉnh các sai lệch ngay lập tức thì vai trò của việc cố định và bộ dụng cụ cố định ngày càng giảm tầm quan trọng, nhưng thực tế cho thấy có những sai số được phát hiện nhưng không thể điều chỉnh được do sự sai lệch phức tạp xuất phát từ bên trong cơ thể như độ cong cột sống hay sự xoay của cấu trúc cổ xương đùi làm ảnh hưởng đến tư thế chung buộc người điều trị phải tiến hành xếp đặt bệnh nhân lại [11] Từ đó cho thấy các bộ dụng cụ cố định vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc cố định bệnh nhân, giúp giảm thiểu các sai số không thể điều chỉnh tự động bằng các bàn điều trị hiện đại

Hiện nay dụng cụ cố định bệnh nhân xạ trị vùng chậu chủ yếu là bộ dụng cụ cố định đầu gối- bàn chân (hãng Elekta có tên là ProStep) và túi xốp hút chân không (BlueBAG), với BlueBAG cho phép tạo khuôn đúc cố định phù hợp cho mỗi bệnh nhân khác nhau Trong khi, ProStep là dụng cụ cố định được quy cách các thông số điều chỉnh đã được thiết kế sẵn sử dụng phổ biến cho các ca vùng chậu, dụng cụ này có thể điều chỉnh theo chiều dài cơ thể của mỗi người theo các mốc thông số nhất định, ProStep được thiết kế và sản xuất ở Châu Âu nên chưa có đánh giá nào về độ cố định hay sự phù hợp với vóc dáng người Việt Nam Thêm vào đó, mặc dù các bộ dụng cụ tương đồng với

BlueBAG thì chưa có so sánh trực tiếp Do đó có thể qua hình ảnh CBCT để đánh giá được khả năng tái lập tư thế của hai bộ dụng cụ cố định, một trong những loại phổ biến hiện nay ở Việt Nam cho vùng xạ chậu là ProStep và BlueBAG, với ưu và nhược điểm riêng của từng loại mà dựa trên kết quả này có thể giúp bác sĩ chỉ định bộ dụng cụ thích hợp

Việc chẩn đoán và điều trị sớm UTTLT không chỉ đóng vai trò quan trọng trong điều trị và cải thiện tỉ lệ sống còn ở bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt Ngày nay, phương pháp điều trị xạ trị UTTLT là một trong ba hướng chính tiếp cận điều trị UTTLT bên cạnh phẫu thuật và dùng thuốc miễn dịch Với tính chất của UTTLT đòi hỏi phải sử dụng liều xạ rất cao trong khi các cơ quan trọng yếu xung quanh có mức chịu đựng thấp hơn nhiều so với liều chỉ định Do đó, ngoài việc sử dụng các kỹ thuật xạ trị tiên tiến hiện nay như xạ trị điều biến cường độ (IMRT) hoặc xạ trị điều biến thể tích cung tròn (VMAT) thì sự đảm bảo việc chiếu xạ chính xác là yếu tố thiết yếu cuối cùng nên xạ trị dưới sự hướng dẫn của hình ảnh (IGRT) đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc đảm bảo kế hoạch xạ trị được thực hiện một cách chính xác và hiệu quả

Cùng với sự phát triển nhanh chóng (từ năm 2015) của các cơ sở xạ trị tại Việt Nam, các trang thiết bị được đầu tư chủ yếu đến từ hai hãng là Varian (Mỹ) và chiếm số đông hơn là Elekta (Thụy Điển) [12], thì các dụng cụ cố định ProStep, BlueBAG hay CBCT sẽ phổ biến hơn Tuy nhiên, việc sử dụng hình ảnh 3D-CBCT trong điều trị xạ trị chưa có quy trình hướng dẫn thật sự rõ ràng và cụ thể đến từ bộ Y tế cũng như sự chia sẻ từ các trung tâm điều trị xạ trị Mặc dù 3D-CBCT có nhiều ưu điểm hơn hẵn so với thiết bị chụp 2D nhưng 3D-CBCT là một thiết bị mới và hiện đại nên việc có sẵn chúng là một yếu tố cần quan tâm, như nhiều cơ sở chưa có điều kiện sở hữu 3D-CBCT hay các trung tâm đã có sẵn thì sau một thòi gian sử dụng cần thiết phải xem xét lại để tích lũy kinh nghiệm để nâng cao hiệu quả sử dụng về cả mặt chuyên môn và cả hiệu quả sử dụng trang thiết bị

Vì vậy, đề tài “Tối ưu hóa quy trình chụp ảnh cắt lớp điện toán hỗ trợ xạ trị ở bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt tại bệnh viện Chợ Rẫy” đã được thực hiện với các mục tiêu chính như sau:

- Khảo sát tổng quan về phương pháp xạ trị với sự hỗ trợ của hình ảnh, và chi tiết ứng dụng trong điều trị khối u tuyến tiến liệt,

- Đánh giá vai trò của CBCT trong việc tối ưu hóa sự chính xác trong điều trị xạ trị UTTLT liều cao như điều chỉnh các sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên trong việc xếp đặt tư thế bệnh nhân đảm bảo sự chính xác trong mỗi lần điều trị và góp phần ước tính được biên điều trị PTV cho ca tuyến tiền liệt,

- So sánh khả năng cố định giữa hai bộ dụng cụ cố định thường được sử dụng trong điều trị xạ trị bệnh nhân UTTLT và thông qua đó góp phần xây dựng được quy trình xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh cho bệnh nhân xạ trị vùng chậu nói chung

Hiệu ứng bức xạ hãm:

Chùm electron tốc độ cao bị làm lệch hướng bởi hạt nhân của bia (Target) dưới tương tác Coulomb và giảm tốc độ đột ngột làm phát ra tia X bức xạ hãm (Bremsstrahlung X-ray)

Hình 1.1- Bức xạ hãm [13]

Hiệu ứng bức xạ đặc trưng:

Trong số các electron đập vào Anode bị hãm lại, có những electron năng lượng cao có thể xuyên sâu vào bên trong nguyên tử, va chạm với electron ở lớp trong cùng của nguyên tử làm cho electron này bật ra khỏi nguyên tử và để lại lỗ trống Các electron ở lớp ngoài di chuyển vào để lấp vào lỗ trống đó và phát ra photon là bức xạ đặc trưng (Characteristic X-ray)

Hiệu ứng Compton:

Bức xạ tới va chạm với electron lớp ngoài, photon và electron bị tán xạ ra theo hai hướng khác nhau Năng lượng của photon truyền một phần cho electron dưới dạng động lượng, photon bị tán xạ sẽ có năng lượng thấp hơn so với ban đầu

Hiệu ứng Compton là hiệu ứng chủ đạo trong xạ trị Hiệu ứng Compton không phụ thuộc vào số Z vật hấp thụ mà phụ thuộc mật độ electron của vật, do đó sự hấp thụ của bức xạ này là như nhau ở cả xương và mô mềm [13]

Hiệu ứng tạo cặp:

Tương đối hiếm hơn hai hiệu ứng trên

Một Photon tới chuyển thành dạng electron và positron ở khu vực gần nhân nguyên tử Năng lượng photon tới phải trên 1.02MeV, dưới mức này sự tạo cặp không xảy ra Hiệu ứng này xảy ra với tần suất cao hơn hiệu ứng Compton khi ở ngưỡng năng lượng trên 10MeV [13]

1.1.2 Tương tác của tia X với mô cơ thể Tác động lý hóa của tia X:

Khi cơ thể tiếp xúc với bức xạ thì tế bào là đơn vị cơ bản nhất chịu ảnh hưởng, tất cả các phân tử trong tế bào đều chịu ảnh hưởng nhưng quan trọng nhất là DNA Trong đó, tác động của bức xạ đối với tế bào xảy ra theo hai cách là tác động trực tiếp và tác động gián tiếp

Tác động trực tiếp [14]:

Bức xạ tác động trực tiếp vào phân tử DNA trong nhân tế bào, làm gãy vỡ cấu trúc phân tử Sự gãy vỡ của phân tử DNA xảy ra là do hiện tượng hấp thu năng lượng thông qua các hiệu ứng quang điện và hiệu ứng Compton

Các dạng tổn thương DNA:

 Gãy chuỗi đơn: thường cơ thể có thể sửa chữa được

 Gãy chuỗi đôi: cơ thể thường không thể sửa chữa được tổn thương này, dẫn đến chết tế bào

 Phân tử nước bị ion hóa bởi bức xạ tạo thành: electron tự do (e-) và H20+

 Sau đó, electron tự do này phản ứng với các phân tử nước khác: H20+ e- > H20-

- H20+ và H20- ở trạng thái không bền vững, rất phản ứng và nhanh chóng bị tách thành: H+, OH. và H., OH-

H+ và OH-: là những ion bền vững và nhanh chóng kết hợp trở lại thành những phân tử nước H20

Cuối cùng là tạo ra 2 gốc tự do: H. và OH. , các gốc tự do này ở trạng thái phản ứng mạnh và gây tổn thương tế bào

1.2 Tổng quan về bệnh ung thư tuyến tiền liệt 1.2.1 Cấu trúc giải phẫu tuyến tiền liệt

Tuyến tiền liệt là một cơ quan của nam giới, vị trí nằm ngay phía dưới cổ bàng quang, nơi bắt đầu của niệu đạo Tiền liệt tuyến nặng khoảng 20g và góp phần trong việc sản sinh ra tinh dịch Ở người cao tuổi, nếu tuyến tiền liệt phát triển lớn sẽ gây triệu chứng bế tắc đường tiểu mà ta gọi là phì đại tiền liệt tuyến, hoặc đôi khi dẫn đến ung thư [15]

Hình 1.3- Vị trí giải phẫu tuyến tiền liệt (Internet)

1.2.2 Bệnh ung thư tuyến tiền liệt

Ung thư tuyến tiền liệt hay còn gọi là ung thư tuyến tiền liệt Đây là căn bệnh chỉ gặp ở nam giới Bệnh ung thư tiền liệt tuyến là dạng ung thư khá nguy hiểm Tuy là một bệnh có sự phát triển chậm, đa số người mắc ung thư tiền liệt tuyến ở mức nhẹ có thể sống nhiều năm nếu được phát hiện kịp thời Xong nếu bệnh ở mức nặng sẽ lan ra rất nhanh chóng và có thể gây tử vong Ung thư tiền liệt tuyến có thể di căn sang các vùng khác đặc biệt là vào xương và các hạch bạch huyết, gây đau đớn và đi tiểu gặp khó khăn, khiến nam giới gặp vấn đề trong quan hệ tình dục, rối loạn chức năng cương dương [16]

Hình 1.4- Khối u Tuyến tiền liệt (Internet)

1.3 Các chiến lược điều trị ung thư tuyến tiền liệt hiện nay

Có 3 phương pháp chính được sử dụng để điều trị ung thư tuyến tiền liệt tùy theo chiến lược điều trị dựa trên mức độ nguy cơ của bệnh [17]:

- Xạ trị ngoài hay xạ trị áp sát - Phẫu thuật

- Điều trị nội tiết Xạ trị

Xạ trị là phương pháp dùng các bức xạ ion hóa vào điều trị các bướu ung thư Xạ trị có thể chia thành các loại như: dựa trên phương thức điều trị (xạ trị đơn thuần hay phối hợp), theo mục đích xạ trị (xạ trị triệt để hay tạm bợ), theo hình thức xạ trị (xạ trị ngoài hay xạ trị trong)

Mục đích của điều trị xạ trị là:

 Xạ trị tận gốc: dùng trong phương pháp phòng ngừa (vd: sau phẫu thuật), giảm thể tích bướu (vd trước phẫu thuật), hỗ trợ hóa trị hoặc phẫu thuật, hay xạ trị đơn thuần (vd xạ trị ung thư thanh quản sớm)

 Xạ trị tạm bợ, điều trị triệu chứng: Giảm đau, giải áp, cầm máu, giảm tổng khối bướu

Xạ trị ung thư tiền liệt tuyến: Xạ trị ung thư tiền liệt tuyến có 4 chỉ định là [17]:  Xạ trị triệt căn: Ung thư tuyến tiền liệt giai đoạn sớm

 Xạ trị sau phẫu thuật:

o Sau phẫu thuật nội soi, cắt tinh hoàn

o Ung thư tuyến tiền liệt không mổ được, cắt tinh hoàn đơn thuần  Xạ trị kết hợp điều trị nội tiết

 Xạ trị giảm nhẹ triệu chứng

Các kỹ thuật xạ trị ung thư tuyến tiền liệt hiện nay:

 Xạ trị ngoài (External Beam Radiation Therapy) o Xạ trị phù hợp mô đích 3D-CRT

o Xạ trị điều biến liều: IMRT, VMAT o Xạ trị định vị lập thể: SBRT

o Xạ trị Proton

 Xạ trị áp sát (BrachyTherapy)

1.4 Xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh (IGRT)

Sai số và biên trong điều trị xạ trị: Mục tiêu của xạ trị là đưa được liều điều trị chính xác vào thể tích bướu cần chiếu Tuy nhiên, có rất nhiều sai sót hay sự không chính xác xảy ra trong suốt quá trình điều trị theo nhiều nguyên nhân khác nhau Sai số có thể chia thành hai loại, sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên Với sai số hệ thống mang ý

định thể tích chiếu xạ, sai số do tái lập tư thế bệnh nhân) Sai số ngẫu nhiên chỉ đến các sai số xảy ra trong khi điều trị và có thể khác nhau giữa các ngày điều trị do nó không thể dự đoán một cách có quy luật Về mặt liều xạ, sai số hệ thống có thể dịch chuyển sự phân bố liều ra xa vị trí chiếu xạ trong khi sai số ngẫu nhiên gây nhòe sự phân bố liều xung quanh vị trí thể tích chiếu xạ [8]

Nên để đảm bảo sự tối ưu hóa liều vào vị trí cần chiếu, bác sĩ đã cộng một biên an toàn xung quanh thể tích chiếu xạ CTV tạo thành thể tích chiếu xạ mới CTV-PTV, để tạo nên một thể tích chiếu xạ lớn hơn, và độ lớn của biên được cộng thì phụ thuộc vào một số yếu tố như: vị trí giải phẫu, sự di động của các cơ quan, khả năng cố định của dụng cụ và người thực hiện, độ chính xác cơ khí của máy xạ [18] Do vậy nhu cầu về các thiết bị kiểm tra (kiểm tra hình ảnh), dụng cụ cố định hiện đại đảm bảo sự chính xác cao có ý nghĩa lớn trong việc giảm các biên an toàn và góp phần giảm thiểu liều xạ không cần thiết cho các cơ quan gần vùng điều trị

PTV= Biên di động của cơ quan giải phẫu (IM- Internal Margin) + Sai số sắp đặt bệnh nhân (SM- Setup Margin) [19]

Hình 1.5- Sơ đồ minh họa các biên trong thể tích xạ trị (theo ICRU-62) [19]

Xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh là một quá trình sử dụng những hình ảnh y khoa để giúp cải thiện độ chính xác trong điều trị xạ trị [20] Với mục đích căn bản là tối thiểu hóa sự khác biệt giữa việc chiếu liều trong thực tế với kế hoạch đã được lên trước đó Hiện tại, sự phát triển của công nghệ, thiết bị hình ảnh y học đi song song với sự phát triển của các kỹ thuật lập kế hoạch xạ trị và sự kết hợp của chúng tạo ra các kỹ thuật xạ trị hiện đại với độ chính xác cao Một số lợi ích mà phương thức xạ trị dưới sự hướng dẫn hình ảnh mang lại như:

- Giảm biên điều trị: Nhờ sự can thiệp của các thiết bị chụp ảnh kiểm tra bệnh nhân hàng ngày trước xạ để hiệu chỉnh các sai số do tư thế bệnh nhân mang lại mà bác sĩ có thể giảm biên sai số do xếp đặt bệnh nhân trên thể tích điều trị Ngoài ra, các công nghệ hình ảnh xác định sự di động của khối u cũng cho phép thay đổi biên điều trị bám sát chính xác theo quỹ đạo di chuyển của khối u hơn

- Điều trị chính xác các kỹ thuật xạ trị phân liều thấp như Xạ trị định vị lập thể thân (SBRT) hay Xạ phẫu (SRS)

- Theo dõi sự thay đổi của các cấu trúc giải phẫu và có thể xạ trị đáp ứng theo sự thay đổi đó Nhờ chụp hình theo dõi hàng ngày mà có thể theo dõi sự thay đổi cấu trúc giải phẫu kèm theo sự thay đổi kích thước khối u để có thể điều chỉnh kế hoạch cho phù hợp nếu cần thiết

Hệ thống IGRT có nhiều loại tùy theo công nghệ và được sử dụng trong lâm sàng dựa trên mục đích và sự sẵn có của thiết bị Nhìn chung các hệ thống IGRT có thể chia thành hai loại là: Loại sử dụng bức xạ phóng xạ (kV, MV) và loại sử dụng thiết bị không phát phóng xạ (camera, sóng siêu âm, bức xạ điện từ hay MRI) [21]

Hình 1.6- Sơ đồ phân loại IGRT [21]

Các kỹ thuật xạ trị tiền liệt tuyến dưới sự hướng dẫn hình ảnh hiện nay  Xạ trị dưới sự hướng dẫn của hình ảnh 2D (2D-MV, 2D-kV)  Xạ trị dưới sự hướng dẫn của hình ảnh 3D (CBCT)

Bức xạ phóng xạ

Không phóng xạ

CameraBức xạ điện từ

Sóng siêu âm

MRI

 Xạ trị dưới sự hướng dẫn của hệ thống thu nhận tín hiệu điện từ từ các hạt đánh dấu gắn trong mô tuyến tiền liệt (hệ thông Calypso)

 Xạ trị dưới sự hướng dẫn của hình ảnh MRI

Việc phân phối liều xạ vào đúng vị trí theo kế hoạch là khâu quan trọng cuối cùng của quy trình xạ trị, đặc biệt trong sự hiện đại và tiến bộ về kỹ thuật xạ trị hiện nay thì yêu cầu về sự chính xác, giảm thiểu sai số để đảm bảo tối thiểu hóa biên của thể tích xạ và gia tăng liều chiếu xạ đã đòi hỏi sự chính xác cao trong việc cố định và khả năng phát hiện sự không chính xác trong điều trị hàng ngày, do đó phương thức kiểm tra hình ảnh đóng vai trò quan trọng và then chốt cho sự chính xác đó

Có nhiều phương thức kiểm tra tư thế bệnh nhân bằng hình ảnh như:

- Sử dụng phim: sử dụng phim dùng trong X-quang để ghi nhận tia hình ảnh tư thế bệnh nhân từ nguồn phát ra từ máy xạ và được đem đi rửa để cho ra hình ảnh Phương pháp này thường tốn thời gian và không thể kiểm tra ngay khi bệnh nhân còn nằm trên bàn điều trị Sau này, ở các dòng máy xạ trị hiện đại hơn đã tích hợp tấm thu nhận ảnh trên máy, cho phép thu nhận và trả về hình ảnh ngay khi bệnh nhân đang nằm trên bàn điều trị, cho phép chỉnh sửa bệnh nhân về vị trí đúng ngay lập tức trước khi phát tia xạ

- Sử dụng hạt đánh dấu (Fiducial markers): Hình ảnh phim chụp được điều chỉnh vị trí của bệnh nhân dựa trên các mốc xương, tuy nhiên tuyến tiền liệt có thể thay đổi vị trí một cách tương đối so với các mốc xương sau một thời gian, nên để cho việc định vị chính xác hơn, người ta đã cấy các hạt kim loại vào trong tuyến tiền liệt nhờ đó nó có thể hiển thị rõ ràng hơn trên phim X-quang

- Sử dụng hình ảnh 3D- CBCT, hay hình ảnh mức năng lượng kV: Hình ảnh thu nhận được từ nguồn năng lượng MV của máy gia tốc cho chất lượng hiển thị

gắn thêm trên máy gia tốc hoặc gắn ở trong phòng xạ cho phép thu nhận được hình ảnh chất lượng hơn, liều tia thấp hơn Ngoài ra, đối với đầu bóng kV gắn trên máy gia tốc có thể chụp và tái tạo thành hình ảnh 3D, cho phép hiển thị các cấu trúc giải phẫu bên trong cơ thể, đối với ung thư tuyến tiền liệt nó cho phép người điều trị quan sát được tuyến tiền liệt, kích thước của bàng quang, hay tình trạng rỗng hay đầy của trực tràng có phù hợp với yêu cầu điều trị hay không

- Một số phương pháp khác như sử dụng máy siêu âm để xác định thể tích của bàng quang hay hệ thống Calypso theo dõi các hạt phát điện từ được gắn trong tuyến tiền liệt từ trước Ngày nay, máy MRI-Linac được phát triển để mang lại hình ảnh chụp có độ chi tiết về giải phẫu tốt hơn hình ảnh kV, không những thế còn giảm thiểu liều chiếu xạ so với các phương pháp chụp chiếu hình ảnh từ các nguồn tia X mang lại

Trong những phương pháp trên thì hiện nay hai phương pháp được sử dụng phổ biến nhất ở các trung tâm xạ trị Việt Nam cũng như các nước khác là sử dụng hình ảnh chụp 2D (MV hoặc KV) và 3D-CBCT vì sự tiện dụng, ít xâm lấn và nhanh chóng của chúng Trong khi hình ảnh 2D chỉ cho thông tin về các cấu trúc có mật độ cao như xương, các cấu trúc mô mềm hay tuyến tiền liệt và bàng quang, trực tràng không được nhìn thấy rõ, ở hai mặt phẳng chụp thường quy (hình thẳng và hình nghiêng) để xác định sự di lệch theo các hướng Trước-Sau (AP), Trên-Dưới (SI) và Trái-Phải (LR), thì hình ảnh từ 3D-CBCT cho ta biết thêm nhiều thông tin hơn như độ xoay theo các trục, và cấu trúc giải phẩu bên trong cơ thể

1.5 Quy trình điều trị xạ trị ung thư tuyến tiền liệt tại bệnh viện Chợ Rẫy

Hình 1.7- Quy trình xạ trị ung thư tuyến tiền liệt tại bệnh viện Chợ Rẫy

Mô phỏng:

 Bệnh nhân được chuẩn bị bàng quang và trực tràng Bệnh nhân được hướng dẫn đi đại tiện nếu cần thiết để đảm bảo kích thước trực tràng nhỏ theo quy định Sau đó, bệnh nhân sẽ uống 600ml nước sau khi đã làm trống bàng quang và nhịn tiểu 45 phút (hoặc cho đến khi bệnh nhân mắc tiểu) cho đến khi quét CT

 Bệnh nhân được cố định trên Prostep hoặc BlueBAG với tư thế nằm ngửa, hai tay trên ngực, bộc lộ da vùng hông-chậu để đánh dấu điểm đồng tâm (Isocenter) bằng hệ thống Laser Có 4 vị trí đánh dấu, 3 vị trí đánh dấu tâm mô phỏng trên da bệnh nhân ở các mặt trước và hai bên hông bệnh nhân (được dán viên bi cản quang để thể hiện được trên hình ảnh CT) và một vị trí đánh dấu để canh thẳng tư thế nằm của bệnh nhân Các vị trí này được ghi nhận lại và xăm đánh dấu lưu lại trên da bệnh nhân

Mô phỏng: Cố

định và chụp CT

Xác định Thể tích xạ và Cơ quan lành

Lập kế hoạch

Kiểm tra chất lượng

kế hoạch

Tái lập tư thế bệnh

nhân, chụp ảnh

kiểm tra và phát tia

điều trị

Hình 1.8- Tư thế mô phỏng bệnh nhân trên dụng cụ BlueBAG (Ảnh chụp tại khoa)

Hình 1.9- Tư thế mô phỏng bệnh nhân trên ProStep (Ảnh chụp tại khoa)

Chụp CT:

 Bệnh nhân được quét CT từ đốt sống thắt lưng L3-L4 đến dưới ụ ngồi 5cm với độ dày lát cắt 2mm Hình CT phải đảm bảo thấy được các viên bi đã đánh dấu Kích thước bàng quang và trực tràng được đo trên hình ảnh CT để kiểm tra kích thước đạt tiêu chuẩn mong muốn, bệnh nhân có thể được chụp lại nếu chưa đạt

Xác định thể tích xạ và cơ quan lành cần bảo vệ:

 Hình ảnh CT được chuyển sang phần mềm lập kế hoạch điều trị để bác sĩ xác định vùng khối u cần điều trị và các cơ quan xung quanh cần được bảo vệ Trong đó, thể tích xạ trị ban đầu được xác định từ khối u đại thể thấy được trên hình ảnh CT (GTV- Gross tumor volume), được mở rộng tạo thành một thể tích khác lớn hơn để bao gồm luôn cả phần tế bào vi thể không nhìn thấy xung quanh GTV được gọi là thể tích bia lâm sàng (CTV- Clinical Target Volume) Sự di động của khối thể tích giải phẫu và các sai số do sự tái lập tư thế hàng ngày của bệnh nhân luôn diễn ra nên một biên sai số được cộng thêm để tạo thành một thể tích xạ trị mới là thể tích kế hoạch xạ trị (PTV- Planning Target Volume) đảm bảo sự phân phối đủ liều cho vùng CTV Việc thực hiện và đánh giá kế hoạch điều trị cuối cùng dựa trên các vùng thể tích GTV-CTV-PTV

Lập kế hoạch điều trị:

 Kỹ sư lập kế hoạch điều trị dựa trên liều chỉ định và che chắn các cơ quan lành cần bảo vệ xung quanh dựa trên các tiêu chuẩn có sẵn Các ca trong mẫu nghiên cứu này được sử dụng kỹ thuật xạ trị điều biến liều theo cung quay- VMAT, là kỹ thuật xạ trị hiện đại cho phép phân phối liều với mật độ không đồng nhất trong một vòng quay của gantry, cho phép đưa liều cao vào khối thể tích điều trị và giảm nhanh liều xung quanh

Tiến hành kiểm tra chất lượng kế hoạch điều trị:

 Các kỹ thuật điều trị có điều biến cường độ hay các kế hoạch có tính chất phức tạp cao đều được tiến hành phát tia kiểm tra bằng thiết bị đo đạc liều trước khi được tiến hành phát tia trên bệnh nhân Các kế hoạch không đạt

Tái lập tư thế cố định bệnh nhân, chụp ảnh kiểm tra tư thế bệnh nhân và phát tia xạ trị:

 Bệnh nhân được cho uống nước và chuẩn bị bàng quang trước xạ trị  Bệnh nhân được tái lập lại tư thế điều trị như lần mô phỏng với bộ dụng

cụ cố định, điều chỉnh sao cho các vị trí đánh dấu trên da bệnh nhân ở lần mô phỏng trùng khớp với hệ thống laser ở phòng xạ trị Tại vị trí này, bệnh nhân sẽ được dịch chuyển đến tâm xạ trị nếu có sự khác biệt giữa vị trí tâm xạ trị với tâm đánh dấu ở phòng mô phỏng

Hình 1.10- Tư thế bệnh nhân ở phòng xạ trị (ProStep-Trái, BlueBAG- Phải) (Ảnh chụp tại khoa)

 Tiến hành chụp hình kiểm tra tư thế bệnh nhân trước xạ bằng CBCT theo quy trình chung cho chụp ảnh kiểm tra trước xạ (Hình 1.11) Hình ảnh CBCT được chồng chập với hình CT ở lần mô phỏng sao cho các cấu trúc giải phẫu khớp với nhau, đặc biệt CBCT cho khả năng khảo sát được các cấu trúc mô mềm bên trong cơ thể nên điều đó rất có lợi trong việc chồng chập các cấu trúc vùng tuyến tiền liệt Các sai lệch giữa hai hình ảnh được ghi nhận và hiệu chỉnh về vị trí chính xác (Trường hợp các sai lệch không

thể điều chỉnh được do sự sai lệch quá mức trong tư thế bệnh nhân, cần phải thực hiện lại bước tái lập tư thế bệnh nhân và tiến hành chụp phim kiểm tra lại trước khi điều trị)

 Tiến hành phát tia điều trị bệnh nhân sau khi đã hiểu chỉnh sai số

Hình 1.11- Quy trình chụp phim kiểm tra tước xạ tại khoa

1.6 Tổng quan tình hình nghiên cứu:

Nghiên cứu so sánh các bộ dụng cụ cố định trong xạ trị ung thư tuyến tiền liệt trước đây

Hiện nay, các bộ dụng cụ cố định vùng chậu dù với tên thương mại khác nhau giữa các hãng sản xuất nhưng nhìn chung thì khả năng cố định thường tập trung ở việc cố định vùng chân và chậu hông theo nhiều cách khác nhau như bệnh nhân nằm thoải mái tự do, bệnh nhân được cố định chân vùng đầu gối và bàn chân (Dual Leg, Leg Immobilizer), bệnh nhân được cố định trên túi xốp hút chân không (Vak Lok, Alpha Cradle) hay sử dụng mặt nạ cố định vùng chậu kết hợp các gối kê chân (Hipfix)… Đã có một số nghiên cứu tiến hành so sánh độ hiệu quả trong việc tái lập tư thế của các bộ

Dual Leg ở những nghiên cứu khác, BlueBAG tương đương với Vak Lok hay Alpha Cradle

Bảng 1.1 - Dữ liệu so sánh các bộ dụng cụ cố định từ một số nghiên cứu trước

Pang et al., 2017 [22]

 Leg

Immobilizer- LI

 Clarity

Immobilization System- CIS

Sử dụng hình ảnh CBCT để so sánh khả năng tái lập của hai bộ dụng cụ cố định trong xạ trị tuyến tiền liệt giữa bộ dụng cụ cố định chân thông thường (LI-Leg Immobilizer) và bộ dụng cụ cố định chân có theo dõi vị trí tuyến tiền liệt trực tiếp (CIS-Clarity Immobilization System)

Không có sự khác biệt giữa hai bộ dụng cụ trong các chiều hướng Trái-Phải và Trước- Sau, sự khác nhau có ý nghĩa thống kê ở chiều hướng SI Đối với khảo sát sự thoải mái của bệnh nhân giữa hai bộ dụng cụ là không có sự khác biệt, nhân viên kỹ thuật làm việc thiên về lựa chọn sử dụng LI hơn CIS do yếu tố về sự tiện dụng và nhẹ gọn của dụng cụ

White et al., 2014 [11]

 Thermalplastic Hipfix System  Alpha Cradle

Sử dụng hình ảnh CBCT để so sánh khả năng tái lập của hai bộ dụng cụ cố định trong xạ trị tuyến tiền liệt giữa bộ dụng cụ cố

Kết quả cho thấy có Alpha Cradle cho kết quả tái lập tư thế bệnh nhân tốt hơn Hipfix dựa trên giá trị di lệch tổng quan TVE có sự

khác biệt có ý nghĩa giữa hai bộ dụng cụ (Hipfix: 5.1mm và

2.8mm)

Melacon et al., 2013 [9]

 Dual-Leg  Vak-Lok

So sánh bộ dụng cụ cố định thông thường (Dual Leg) và dụng cụ cố định cá nhân (Vak-Lok) trong xạ trị tuyến tiền liệt bằng hình ảnh CBCT

Giá trị dịch chuyển theo chiều hướng Trước-Sau và Trái-Phải thấp hơn ở Vak-Lok so với bộ dụng cụ Dual-Leg Độ xoay của cổ xương đùi ở hai bộ dụng cụ Vak-Lok và Dual-Leg (sai số ngẫu nhiên 1.90-20

và sai số hệ thống 3.10-2.90) không khác biệt có ý nghĩa thống kê nhưng kết quả cho thấy độ xoay xảy ra ảnh hưởng lớn đến chiều dịch chuyển theo hướng Trước-

Sau trong sai số tư thế bệnh nhân

Malone et al., 2000 [23]

 Gối kê chân cao su

 Alpha Cradle  Hipfix

So sánh ba bộ dụng cụ cố định (Gối kê chân, Alpha Cradle, Hipfix) cho xạ trị ung thư tuyến tiền liệt bằng hình ảnh phim 2D

Dựa trên giá trị di lệch toàn bộ TVE, Hipfix cho giá trị tái lập tư thế bệnh nhân tốt hơn so với hai dụng cụ còn lại với sai số trung bình khoảng 1.9 – 2.6mm trên tất cả các hướng trong khi hai bộ dụng cụ còn lại là 2.7-3.4mm Ngoài ra, kết quả còn cho thấy khả năng loại bỏ các sai số trên 10mm ở bộ dụng cụ Hipfix

Biên sai số PTV qua các nghiên cứu trước đây

Bảng 1.2 - Dữ liệu tính toán PTV từ các nghiên cứu trước

thuật xạ

Phương thức kiểm tra hình

ảnh

Dawson et al.,(1998)

[24]

của tuyến tiền liệt và túi

SI:10.3mm, LR: 5.6mm, AP: 12.4mm

tinh trong suốt quá trình xạ trị ngoài

Little et al., (2003)

SI:10.4mm, LR: 5.3mm, AP: 10.4mm

Qi et al., (2013)

Biên đồng nhất cho tất cả các hướng: 7.8mm (chọn giá trị lớn nhất trong các hướng) White et

al., 2014 [11]

CBCT để so sánh khả năng tái lập của hai bộ dụng cụ cố định trong xạ trị tuyến tiền liệt giữa bộ dụng cụ cố định chậu

(Thermoplastic Hipfix System) và túi xốp hút chân không (Alpha Cradle System) và đề xuất biên CTV-PTV cho lâm sàng

Dụng cụ Alpha Cradle SI: 8mm, LR: 3.9mm, AP: 7.8mm Dụng cụ Hipfix SI:14.2mm, LR: 2.4mm, AP: 8.3mm