Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ

Kỹ thuật vận hành một số thiết bị hạt nhân trong y học theo quy trình của an toàn bức xạ

LỜI MỞ ĐẦU Vật lý ngành khoa học tự nhiên thú vị Vật lý có nhiều cơng trình ứng dụng khoa học đời sống phục vụ trực tiếp nhu cầu người như: giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp, lĩnh vực công nghệ thông tin, truyền thông…Một ứng dụng không nhắc đến vật lý ứng dụng vật lý y học, góp phần quan trọng việc chuẩn đốn, điều trị, chăm sóc sức khỏe cho người với số phương pháp mang lại hiệu cao Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI MỞ ĐẦU I Máy X-quang II Máy CT scan III Chụp cắt lớp Positron (Positron Emission Tomography-PET) .8 IV Chụp cắt lớp xạ đơn photon ( Single Photon Emission Computed Tomography - SPECT) 10 V Dao gamma 13 VI Máy xạ trị gia tốc tuyến tính .18 Tài liệu tham khảo 22 Trang Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ I Máy X-quang Tia X nhà bác học người Đức Roentgen phát vào năm 1895, với phát minh ông nhận giải thưởng Nobel vào năm 1901, từ có bước tiến dài lĩnh vực I.1 Nguyên tắc hoạt động Để tạo tia X, máy X-quang gồm phận: Ống tia X phận phát tia X,bao gồm : cathode, anode, rotor, stator, vỏ bọc kim loại, vỏ bọc tia X Thiết bị làm lạnh Chân khơng Bia tungsten Dây tóc Thanh đồng ống thủy tinh Cổng Màn chắn Bộ lọc Hình 1: Cấu tạo ống tia X Giữa âm cực (cathode) dương cực (anode) điện gia tốc lớn từ 20300KV, electron phát từ âm cực đốt nóng gia tốc điện trường, chúng va chạm vào anode với động Âm cực dây tóc tungsten có hình lị xo xoắn thẳng đứng nguồn phát electron Chén hội tụ xoay quanh tim đèn để làm hội tụ chùm âm điện tử, chén hội tụ thơng thường làm từ Nikel Trong bóng đèn X quang đại gồm tim đèn : tim đèn lớn công suất cao dùng chụp phận lớn, tim đèn nhỏ dùng chụp hình ảnh cần độ phân giải cao Dương cực chia làm loại : loại quay loại không quay Loại không quay gồm bia Tungsten gắn chặt vào khối đồng, đóng vai trị vật mang cực dương vật tải nhiệt Nhưng khuyết điểm loại dương cực khơng quay : dễ bị ăn mòn Trang Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ giới hạn cường độ dịng tia X Loại khơng quay dùng để chụp X-quang quan hàm, răng, X quang xách tay Loại quay dùng cho hầu hết chẩn đốn, tải nhiệt tốt Vì chất lượng tia X tốt Bộ phận làm cho dương cực quay Rotor Rotor bao gồm cuộn dây đồng bao quanh lõi sắt hình trụ, nhiều nam châm điện quấn quanh bên ngồi rotor bên ống tia X làm thành stator, tốc độ quay từ 30003600 vòng/phút (chậm) nhanh 9000-10000 vòng/phút Giá đỡ rotor phải chịu nhiệt, nguyên nhân làm hỏng ống tia X, dầu thường dùng làm chất giải nhiệt Trong chẩn đoán y học để thu nhận tia X người ta sử dụng phim âm chứa cassette Cassette đặt sau vật cần chiếu, tia X sau xuyên qua vật đến đập vào phim Khi rửa phim người ta dùng AgCl, nơi tác dụng với tia X rửa khơng bị (có màu đen) cịn nơi khơng tác dụng với tia X (đối với xương, tia X bị cản lại), rửa bị trơi (có màu trắng) Chính độ xuyên sâu tia X cao nên người ta dùng để chụp vật cứng : xương, răng, không dùng để chụp mô Hiện người ta không dùng phim âm bất tiện, người ta tiến đến sử dụng X-quang kỹ thuật số Ảnh thu dạng số, lưu vào máy tính chỉnh sửa dễ dàng I.2 Yêu cầu an toàn Do tia X xạ nên làm tổn thương tế bào, phôi bào, tác hại di truyền, ung thư, Do phải dùng vật chắn tia : khơng thể tránh xa tia phóng xạ, phải sử dụng chắn tia, màng hấp thụ Đóng kín ngõ tia vật hấp thụ phóng xạ bóng đèn Dùng lọc tia phải có bề dày từ mm - mm nhôm đặt cửa sổ đầu đèn Điều khiển chống tia để tránh phận sinh dục dùng chắn cao su chì để bảo vệ phận sinh dục chẩn đoán phần bụng bệnh nhân nam, nữ vùng ngực bệnh nhân Tường phòng X-quang phải tráng barit chì có bề dày 5cm Kỹ thuật viên sử dụng máy X-quang cần mặc quần áo bảo hộ, phải chuẩn bị bệnh nhân thật kỹ để tránh cho bệnh nhân phải chẩn đoán lần 2, nên dùng loại phim có lớp nhũ tương độ bắt sáng cao dùng bìa tăng sáng siêu nhạy Trang Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Sử dụng thời gian tự động (Autotimer) tế bào quang điện ion để giảm thiểu việc chụp phim lần Thời gian chụp ảnh không lâu bệnh nhân không chụp ảnh nhiều lần tháng Tia X tác hại thai nhi chuyện rõ, nhiên mức độ tùy tuổi thai liều lượng tia Tia X kèm theo nguy ung thư, bệnh bạch cầu cấp số dị tật bẩm sinh cho thai nhi Theo Ủy ban Kiểm soát vấn đề hạt nhân Mỹ, thai nhi có nguy mắc bệnh ung thư sau nhiễm liều xạ từ 2- rad Với liều xạ > rad thai nhi có nguy bị dị tật bẩm sinh Tùy vào mức độ phơi nhiễm, tia X gây sẩy thai, chậm phát triển thai nhi vài loại ung thư giai đoạn sau Ở liều xạ, mức độ nguy hiểm nặng, nhẹ tùy giai đoạn tuổi thai (xem bảng 1) TUẦN TUỔI THAI ẢNH HƯỞNG 0-1 ( tiền làm tổ ) Chết phôi 2-7 ( giai đoạn phát triển quan) Dị dạng, chậm phát triển, ung thư 8-40 (giai đoạn thai ) Dị dạng, chậm phát triển, ung thư, trì trệ Bảng 1: Sự ảnh hưởng việc chiếu tia X lên thai nhi II Máy CT scan CT viết tắt cụm từ tiếng Anh: Computed Tomography CT scan có nghĩa chụp quét cắt lớp điện toán, thường gọi tắt chụp CT hay chụp CT scan Đây phương pháp chẩn đoán hình ảnh sử dụng tia X để tạo nên ảnh mặt cắt phận thể Trang Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ II.1 Ngun tắc hoạt động Hình 2: Các phận máy CT - ống tia X( X-ray tube) - ống chuẩn trực (collimator) - Bộ phận ghi nhận (detectors) - Màn hình (monitor) - Máy tính (computer) CT dùng tia X có nhiểu điểm khác biệt phức tạp X-quang thông thường Một chùm tia X sử dụng “cắt” ngang qua thể bạn Ở phía bên kia, thay đặt phim, người ta dùng máy thu (detector) để ghi lại tín hiệu Tia X máy thu quay xung quanh bạn quỹ đạo quay nằm mặt phẳng để lấy liệu lát cắt Toàn liệu gọi liệu thô (raw data) Chúng ta hiều liệu Vì phải dùng tới phương pháp toán học để biến đổi liệu thơ thành hình ảnh Thay dùng detector để ghi độ suy giảm chùm tia hẹp, máy CT (thế hệ thứ ba thứ tư) dùng chùm tia hình rẽ quạt, dùng nhiều detector để ghi nhận đồng thời Do máy tính phải tính tốn nhiều hơn, thời gian quét ngắn hình ảnh thu có độ tương phản cao Các máy đại có thời gian qt vịng khoảng giây Trang Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ (a) (b) Hình 3: Tia X máy thu quay xung quanh tạo thành lát cắt (a) máy quay xung quanh thể (b) Hình lát cắt II.2 Hệ thống máy chụp Trong hình hệ máy CT đại Nó gồm gantry, bàn bệnh nhân máy tính Hình 4: Một máy CT thực tế Trang Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Gantry phận có chứa ống tia X detector, đặt đối diện vịng trịn Vịng trịn quay quanh tâm để quét lớp thể bệnh nhân Bàn bệnh nhân chuyển động dọc trục Sau quét xong lớp, bàn lại dịch chuyển đoạn, lớp khác quét Tín hiệu điện thu từ đầu dò đưa đến máy tính để xử lý Máy tính dùng thuật tốn để tái tạo hình ảnh phần thể chụp hiển thị ảnh lên hình Máy tính phải mạnh để thực tái tạo ảnh song song với trình thu liệu, nhằm giảm thời gian trễ lúc kết thúc thu tín hiệu hiển thị ảnh II.3 Yêu cầu an toàn CT scan phương pháp sử dụng tia X khác cần phải theo dõi kiểm soát cách chặt chẽ để đảm bảo sử dụng số lượng tia xạ tối thiểu Nguy tăng lên tiến hành nhiều lần chụp Trong số trường hợp, CT scan cần phải thực có lợi nhiều so với nguy Ví dụ trường hợp nghi ngờ ung thư mà không tiến hành chụp CT đơi cịn nguy hiểm Chụp CT vùng bụng khơng nên tiến hành phụ nữ mang thai,bởi gây hại đến thai nhi Những phụ nữ mang thai nên thơng báo cho bác sĩ biết để xem xét sử dụng phương pháp khác III Chụp cắt lớp Positron (Positron Emission TomographyPET) III.1 Nguyên tắc hoạt động Nguyên tắc dựa vào học thuyết phóng xạ, y học hạt nhân Đầu tiên người bệnh truyền chất phóng xạ FDG ( thành phần tổng hợp Glucoza với đồng vị phóng xạ ), khối u phận hấp thụ nhiều Gluco thể, sau khoảng thời gian định ( thông thường 60 phút ) nồng độ Glucoza ( tức FDG ta truyền vào thể người bệnh ) tế bào ung thư nhiều Ở đấy, nguyên tử phóng xạ phát positron (hạt điện tử mang điện dương) đoạn ngắn gặp điện tử thể có nhiều điện tử Khi positron gặp điện tử cặp hạt - phản hạt hủy phát hai photon thẳng, ngược chiều Trang Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Các photon có lượng lớn, vào cỡ tia gamma nên xuyên qua thể, bay thẳng ngồi Nếu bố trí hai detector nhấp nháy hai đầu đối diện, hai detector thu đồng thời hai photon hủy cặp positron - điện tử tạo Chỉ có hai photon đồng thời đến hai detector cặp đối diện, hai detector ghi nhận, biến thành tín hiệu điện để máy tính xử lý Nếu có tế bào ung thư thể cho vùng màu đặc trưng phân biệt hẳn với mô lành Như qua vùng màu ta xác định đươc xác vị trị, di khối u thể bệnh nhân từ đưa kết chẩn đoán phương thức điều trị tốt Còn thành phần FDG thể bệnh nhân sau chuyển hố hồn tồn thành phần đường Glucoze hấp thụ vào thể Các hạt nhân phóng xạ dùng PET phải hạt nhân có thời gian sống ngắn, thường dùng 11C (~20 phút), 13N (~10 phút) 150 (~2 phút) 18F (~110 phút) Do thời gian sống ngắn nên phải chế tạo chất phóng xạ chỗ gần nơi đặt máy PET Cách chế tạo phổ biến dùng máy gia tốc điện tử nhỏ bắn phá điện tử lượng cao vào chất để tạo chất phóng xạ Tín hiệu trùng phùng Dữ liệu Phản ứng hủy hạt Hình ảnh Hình 5: Hệ thống máy PET Trang Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Hình 6: Máy PET (bên trái) Cyclotron (bên phải) để sản xuất ĐVPX có đời sống ngắn III.2 Kết hợp PET-CT Hiện để đạt hiệu tốt hình ảnh chẩn đốn, người ta kết hợp loại máy với Các xét nghiệm y học hạt nhân thường hướng tới chức thành phần, CT lại hướng cấu trúc Kết hợp kỹ thuật y học hạt nhân với chụp CT máy PET nâng cao ưu điểm hai kỹ thuật mang lại kết chẩn đốn xác Sau chụp, hình ảnh chụp CT lồng với hình ảnh PET cho phép bác sĩ phát vị trí khối u, vị trí bất thường với độ xác milimét Với máy scanner thiết bị hình ảnh y tế đầu tiên, cắt lớp quan thể, cung cấp rõ ràng đồng thời hai hình ảnh vừa để phục vụ phẫu thuật vừa giúp chẩn đốn thương tổn tình trạng chức quan thể, từ đưa phương pháp điều trị tốt với chi phí thấp + CT = PET PET-CT Hình 7: Hình ảnh kết hợp PET-CT IV Chụp cắt lớp xạ đơn photon ( Single Photon Emission Computed Tomography - SPECT) SPECT kỹ thuật hạt nhân đại nhờ vào phát triển máy tính Về SPECT hoạt động gamma camera, nhiên gamma camera Trang 10 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ thực việc ghi ảnh nhiều góc độ khác nhau, góc ảnh hai chiều Tái hợp ảnh hai chiều cơng cụ máy tính cho ta ảnh chiều, việc chẩn đoán có kết tốt nhiều so với ảnh chiều IV.1 Nguyên lý hoạt động Gamma camera Gamma Camera có cấu tạo gồm phần : − Ống chuẩn trực Collimator − Tinh thể phát sáng (scintillation crystal) − Ống nhân quang ( PM – Photomultiplier tube) − Bộ phân tích chiều cao xung ( PHA – Pulse height analyzer ) Mỗi thành phần thực chức riêng việc chuyển ảnh gamma thành ảnh ánh sáng truyền tới thiết bị quan sát thích hợp tới phim Hình 8: Cấu tạo Gamma camera − ống chuẩn trực ( collimator) − ống nhân quang( photomultiplier tube) − Mạch khuếch đại (amplifiers) − Máy xử lý tín hiệu (position decoding circuits) Trang 11 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an toàn xạ Ống chuẩn trực tiếp nhận xạ từ bệnh nhân phát chiếu ảnh Gamma vào bề mặt tinh thể Tinh thể phát sáng hấp thụ ảnh gamma chuyển sang ảnh ánh sáng Ảnh ánh sáng có cường độ thấp quan sát hay chụp ảnh trực tiếp từ trạng thái Do phải khuếch đại chùm ánh sáng việc cho qua dãy ống nhân quang Ống nhân quang nằm đằng sau tinh thể phát sáng nhận ánh sáng chuyển thành xung điện khuếch đại xung điện Sau xung phân tích hiển thị qua phân tích chiều cao xung( PHA ) Nếu xung nằm phạm vi cửa sổ lựa chọn, truyền qua phân tích chiều cao xung ghi lại nhớ máy tính phân tích quan sát xử lý sau IV.2 Nguyên lý hoạt động SPECT Trước máy SPECT chụp, bạn tiêm vào chất hóa học mà xạ nghĩa phát tia gamma mà SPECT phát Dựa vào nguyên lý Gamma camera, tạo ảnh chiều Sử dụng Gamma Camera quay vòng xung quanh thể, với lần dịch chuyển 3-6 độ 15/20 s, quay 15-20 phút để quay hết vòng Camera thu hàng loạt ảnh khoảng cách góc chuyển động quay Các detector thường dừng phần chiếu thu nhận liệu cách sử dụng phương thức bước nhảy (step and shoot mode) Có thể lựa chọn quay góc 180 3600 Độ nhạy tăng lên đáng kể sử dụng camera có hai ba đầu ghi ảnh Thuật toán tái tạo ảnh giống máy CT( tomographic recontruction ) Máy tính thu nhận thơng tin phát tia gamma chuyển thành hình ảnh theo mặt cắt ngang hai chiều Những mặt cắt ngang sau tập hợp lại để tạo thành hình ảnh ba chiều Trang 12 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Hình 9: Hình ảnh hệ thống máy SPECT hai đầu thu thực tế IV.3 Yêu cầu an toàn Cũng giống chụp X-Quang CT, chụp SPECT thể hấp thụ lượng xạ Tuy nhiên lượng xạ thấp nhiều so với liều lượng X-Quang CT Những phụ nữ có thai không nên chụp SPECT Trước chụp SPECT bạn nên ăn mặc thoải mái nghỉ ngơi khoảng 1-2 Đầu tiên bạn tiêm vào lượng nhỏ chất hóa học yêu cầu nghỉ ngơi từ 10 – 20 phút, chất hóa học ngấm vào thể Tiếp sau bạn nằm giường thoải mái; camera đặc biệt quay xung quanh đầu bạn Một điều bạn cần phải lưu ý bạn phải nằm im máy chụp xong hồn tồn để đảm bảo cho hình ảnh thu thật xác Khi chụp xong bạn rời khỏi phòng đừng quên uống thật nhiều nước để trơi hết lượng chất hóa học cịn thể bạn V Dao gamma V.1 Lịch sử phát triển Năm 1951, Giáo sư phẫu thuật thần kinh người Thụy Điển Lars Leksell (19071986) đưa khái niệm radiosurgey (xạ phẫu) khái niệm stereotactic (dùng phương pháp 3D) Ông bắt đầu nghiên cứu chế tạo thiết bị phẫu thuật tia phóng xạ Trang 13 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ 1967-1968, kỹ thuật phẫu thuật tia gamma bắt đầu sử dụng Thụy Điển Sau đó, cơng ty Elekta AB Thụy Điển đăng ký độc quyền thương hiệu Gamma Knife, độc quyền kiểu dáng phát triển thành số model dựa thiết kế ban đầu Đặc điểm chung thiết kế nguồn phát tia gamma giữ yên (static) Năm 1997, hệ thiết bị đời, hệ thống có đặc điểm khác với hệ thống Elekta AB Thay đứng yên, nguồn phát tia gamma quay, hệ thiết bị gọi Hệ thống gamma xoay (Rotating Gamma System) V.2 Cấu tạo dao gamma cổ điển Hệ thống sử dụng xạ gamma phát từ đồng vị phóng xạ Cobalt 60 (Co-60) Các chùm photon gamma rất mảnh có khả xuyên sâu qua hộp sọ, tổ chức lành và hội tụ tại một điểm - tổ chức bệnh lý cần phá huỷ Dạng thiết bị có ba phận chính: -Bộ phận phát chùm tia gamma có 201 nguồn Cobalt-60, tổng liều 6.000Ci Các nguồn cobalt bố trí vật thể có dạng hình cầu tập trung vào điểm Điều giúp cho tia gamma riêng rẽ không gây nguy hại, điểm tập trung, lượng tia gamma lớn giúp tiêu diệt khối u -Bộ phận định hướng (collimator helmet) gắn liền với phận phát tia gamma Bộ phận có dạng chụp hình cầu cố định, chứa bao (dụng cụ) định hướng -Bộ phận định vị không gian chiều nhằm "điều khiển" tia gamma đến nơi cần hội tụ (tức nơi cần chữa bệnh) Trang 14 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Buồng che chắn Đường chiếu tia Nguồn Co Cửa che chắn Bộ phận định hướng Khung trượt Giá đỡ Hình 10: Hệ thống dao gamma Nhờ kỹ thuật định vị không gian chiều chính xác thiết bị này đem lại độ chính xác cao, hiệu quả tốt và an toàn Liều lượng phóng xạ vị trí bệnh lý xác định hệ thống lập kế hoạch điều trị mô chiều Đây phương pháp được gọi là "xạ phẫu định vị ba chiều" (Stereotactic radiosurgery) với hệ thống điều trị dao Gamma (Gamma Knife) V.3 Hệ gamma quay : "Gamma ART-6000" Hoa Kỳ Gần công ty American Radiosurgery Inc đã cải tiến dao gamma Leksell cổ điển thành hệ gamma quay mà hiện đại nhất là sản phẩm "Gamma ART-6000" Hệ gamma quay cũng dựa theo nguyên lý dao gamma cổ điển thay cho mũ collimator cố định là hệ thống collimator quay quanh đầu Hệ thống xạ phẫu gamma quay sử dụng bộ điều khiển đồng tâm (isocenter) được tạo bởi 30 nguồn phóng xạ Co60 Nó bao gồm giá bán cầu ở mặt ngoài để định vị và định hướng, nguồn phóng xạ được sắp xếp tạo nên một khuôn hình tròn không đối xứng Bán cầu bên chứa nguồn xạ, bán cầu bên bao gồm các ống định hướng và những lá chắn có các kích cỡ khác Cả hệ thống (gồm nguồn và ống định hướng) quay đồng thời quanh đầu bệnh nhân khung máy với tốc độ từ 2-4 vòng/phút Trang 15 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Hình 11: Hình ảnh hệ thống gamma quay Vertex360 American Radiosurgery V.4 Nguyên lý chung Tia gamma xạ điện từ có lượng khả đâm xuyên lớn (có bước sóng nhỏ lượng lớn tia X) Khi chiếu tia gamma lên tế bào tới liều lượng định, xạ cung cấp lượng tới tế bào khối u làm thay đổi ADN tế bào Các tế bào khả phân chia hấp thụ chết Hình 12: Nguyên lý hoạt động dao gamma Như dùng tia gamma để phá hủy khối u nằm thể mà không cần phải mổ xẻ Đây phương pháp mổ không xâm lấn (non-invasive) Trang 16 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Tuy nhiên, vấn đề phải chiếu chùm tia lên tế bào khối u phải đảm bảo an toàn cho tế bào bình thường xung quanh V.5 Ưu điểm hệ gamma quay so với dao gamma cổ điển Nhờ bộ collimator quay mà hệ gamma quay không đòi hỏi phải chụp mũ và cố định mũ định hướng dao gamma Leksell cở điển, mũ nặng nề và khó chịu Đặc biệt cần thay đổi trường chiếu (shot) không cần lắp đặt lại mũ chùm đầu Hệ thống lá chắn tại ống định hướng đạt hiệu quả giảm sự tán xạ rất cao, chỉ còn khoảng 2% collimator đóng Các nguồn xạ hệ thống lúc chuẩn bị chưa điều trị giữ khung bảo vệ nên không gây liều chiếu có hại cho bệnh nhân nhân viên xung quanh Với hệ thống dao gamma quay này, suất liều tại các điểm đồng tâm có thể đạt đến Gy/phút với độ lệch vị trí chỉ < 0,1 mm Do vậy nguồn xạ rút từ 201 xuống còn 30 tổng hoạt độ phóng xạ vẫn là 6000 Ci Số lượng nguồn xạ rút xuống làm giảm chi phí nạp thay nguồn Hệ thớng này có máy định vị không gian cũng chính xác và nhỏ gọn hơn, độ tự động hoá cao giúp cho việc điều trị dễ dàng và độ chính xác của điểm hội tụ chùm tia rất cao Hệ thống gamma quay còn có thiết bị lập kế hoạch điều trị (treatment planning) Nó được trang bị RGS Explorer 4D là phần mềm tương thích mới nhất Nhờ hệ thống này máy có khả tái tạo ảnh 3D chất lượng cao, tự động lập kế hoạch điều trị nhanh và chính xác đến mức 0,1mm Nó sử dụng hợp nhất các loại hình ảnh ghi được của sọ não CT, MRI, PET hay SPECT và Angiogram để xác định vị trí và lập kế hoạch điều trị Nó cũng xác định được đường viền bờ hộp sọ để xác định vòng quay thích hợp cho các nguồn xạ V.6 Vấn đề an tồn Bởi viêc xác định vị trí xác nhân tố quan trọng để đảm bảo cho an toàn bệnh nhân (với sai số cho phép khơng q vài phần mm) Vì , khơng cho phép yếu tố làm giảm độ xác Nhằm đạt độ xác Trang 17 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an toàn xạ cần thiết, phận sử dụng để giữ cho phần đầu cố định Mục tiêu định vị ảnh MRI CT, cần xác định rõ thể tích mục tiêu cần điều trị Đơn vị phát tia gamma phải định vị xác với mục tiêu xác định Cũng giống phương pháp xạ trị thông thường, việc xác định xác vị trí ước lượng liều lượng chiếu cần thiết Quá trình điều trị đòi hỏi phải theo dõi nhà vật lý y sinh, đảm bảo cho thiết bị phần mềm hoạt động tốt Thiết bị cần phải kiểm tra thường xuyên để đảm bảo độ xác an tồn cho bệnh nhân thầy thuốc VI Máy xạ trị gia tốc tuyến tính VI.1 Nguyên lý hoạt động Máy gia tốc thiết bị làm tăng tốc hạt vi mơ tích điện hạt alpha, proton, electron điện từ trường Máy gia tốc Van de Graaff lắp đặt vào năm 1931 Tuy loại máy gia tốc Van de Graaff không tạo chùm điện tử lớn 6MeV Về sau máy gia tốc thẳng cải tiến sử dụng dòng điện xoay chiều cao tần cung cấp cho đoạn ống để gia tốc hạt điện tử Ngày máy gia tốc chế tạo đại với hai loại tia phát electron photon Khi sử dụng LINAC loại ta có nguồn xạ để điều trị: chùm hạt electron trực tiếp chùm photon sản sinh chùm điện tử đập vào đối âm cực giống bóng quang tuyến X (tạo xạ hãm) Tuy nhiên lượng photon cao động chùm điện tử gia tăng lớn Để hội tụ chùm tia lại theo hướng vị trí mong muốn cần có hệ thống từ trường kèm theo người ta sử dụng phận làm chụm lái chùm tia Có thể uốn lái chùm tia theo hướng Trong xạ trị máy thường kèm theo lọc phẳng, ống định hướng (collimator), giá đỡ lọc nêm, che chắn chì để tạo hình dạng thích hợp chùm tia Các collimator chuyển động đối xứng song song độc lập Máy đại có collimator nhiều (Multi Leaf Collimator: MLC) với điều khiển tự động máy tính Điều giúp thực tốt kỹ thuật điều trị điều biến liều (IMRT) theo hình thái khối u Do phạm vi ứng dụng máy gia tốc mở rộng Vì coi máy gia tốc nguồn phóng xạ nhân tạo đặc biệt phát đủ loại tia có cường độ lượng mong muốn Trang 18 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Hình 13: Máy xạ trị gia tốc tuyến tính VI.2 Cấu hình máy gia tốc đại Cấu hình đơn giản thông thường súng electron bia tia X thẳng hàng trực tiếp với đường đồng tâm máy gia tốc để tránh phải dùng hệ thống vận chuyển chùm tia (hình 14) Chùm photon thẳng suốt từ đầu đến cuối tạo Các máy có mức lượng thấp từ 4-6 MeV Hình 14: Cấu hình máy gia tốc đồng tâm có súng phát electron, ống dẫn sóng bia tia X thẳng hàng Ống dẫn sóng với mức lượng trung bình 8-15 MeV cao 15-30MeV dài gần đường đồng tâm trực tiếp, chúng đặt dàn quay song song với trục quay (hình 15), khung giá đỡ giàn quay ( hình 16) Sau Trang 19 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ hệ thống vận chuyển chùm tia sử dụng để dẫn chùm electron từ ống dẫn sóng gia tốc tới bia Hình 15: Cấu hình máy gia tốc đồng tâm có ống dẫn sóng nằm dàn quay Hình 16: Cấu hình máy gia tốc đồng tâm có ống dẫn sóng nằm bệ máy VI.3 So sánh máy Cobalt máy gia tốc o Đối với khối u nằm nông, tia xạ máy Cobalt xuyên qua da vào đến nơi liều xạ cịn q lớn so với yêu cầu (100% độ sâu cách mặt da 0,5 cm) Trường hợp xử lý tốt với chùm điện tử máy gia tốc, cường độ chùm điện tử giảm nhanh, đáp ứng yêu cầu điều trị Hơn nữa, tia xạ hẳn độ sâu cm Cả hai điều khiến vùng lành bị tổn thương Trang 20 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an toàn xạ o Đối với khối u sâu, ví dụ khối u nằm phổi, cách bề mặt da trung bình cm, liều xạ máy Cobalt vào đến lại thấp, 40%, liều xạ máy gia tốc đạt 70%, giúp cho việc điều trị đạt hiệu tốt o Thực nghiệm cho thấy chùm photon có lượng lớn tượng tán xạ Do thu hẹp kích thước chùm tia diện tích trường chiếu đồng liều thu hẹp chùm photon có lượng cao Ví dụ: chùm photon 20 MV cho trường chiếu đồng liều có đường kính 15 cm lúc với photon 50 MeV đường kính cm Vấn đề không lưu ý nhiều xạ trị với Co-60 coi trọng với máy gia tốc o Máy gia tốc an tồn nhiều ngừng phát tia tắt máy, cịn máy cobalt đồng vị phóng xạ phân rã liên tục phát tia khơng cịn cần đến o Máy Co-60 địi hỏi phải thay nguồn định kỳ phân rã phóng xạ Nguồn cũ bỏ cần xử lý để đảm bảo an toàn xạ Trang 21 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Tài liệu tham khảo  http://www.thietbiysinh.com.vn  http://www.vaec.gov.vn/Chitiet/Chitietsanpham  http://www.tchdkh.org.vn/tchitiet.asp?code=3089  http://www.giaoducsuckhoe.net  http://bachmai.gov.vn  http://www.youtube.com/watch?v=pzrVgv_yPnM  http://www.youtube.com/watch?v=ctwXQ5xK4PU&NR=1 Trang 22 ... cứu chế tạo thiết bị phẫu thuật tia phóng xạ Trang 13 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ 1967-1968, kỹ thuật phẫu thuật tia gamma bắt đầu sử dụng Th? ?y Điển Sau... h? ?y hạt Hình ảnh Hình 5: Hệ thống m? ?y PET Trang Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Hình 6: M? ?y PET (bên trái) Cyclotron (bên phải) để sản xuất ĐVPX có đời sống... để tạo thành hình ảnh ba chiều Trang 12 Kỹ thuật vận hành số thiết bị hạt nhân y học theo quy trình an tồn xạ Hình 9: Hình ảnh hệ thống m? ?y SPECT hai đầu thu thực tế IV.3 Y? ?u cầu an toàn Cũng