Lập kế hoạch xạ trị trên máy gia tốc tuyến tính theo phương pháp 3d CRT(2)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN – KỸ THUẬT HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ TRÊN MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP 3D-CRT SVTH: Dương Tấn Phúc CBHD: TS Trương Thị Hồng Loan CBPB: ThS Nguyễn Thị Cẩm Thu TP Hồ Chí Minh - 2015 MỞ ĐẦU Theo ước tính Tổ chức Y tế Thế giới, năm toàn cầu có khoảng 10,3 triệu người mắc bệnh ung thư triệu người chết bệnh Ở Việt Nam theo ghi nhận bệnh ung thư Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh số tỉnh, ước tính năm có khoảng 150.000 trường hợp mắc bệnh khoảng 50.000 – 70.000 trường hợp chết bệnh ung thư Hiện nay, có nhiều phương pháp để điều trị ung thư phẫu thuật, xạ trị hóa trị,… Tùy theo loại bệnh ung thư, giai đoạn bệnh ung thư thể trạng người bệnh, bác sĩ định điều trị phương pháp nào, cần phối hợp hai ba phương pháp [2] Vị trí xạ trị điều trị bệnh ung thư xác định từ 100 năm Ở nước ta, hai sở lớn chuyên khoa ung thư Bệnh viện K Bệnh viện Ung Bướu Thành Phố Hồ Chí Minh có nhiều trung tâm tỉnh nước thành lập khoa ung bướu Cùng với kỹ thuật đại phát triển hệ thống máy tính giúp cho việc lập kế hoạch điều trị cho bệnh nhân trở nên xác hiệu cao từ kỹ thuật phân bố liều hai chiều (2-D), ba chiều theo hình dạng khối u (3D-CRT), xạ trị điều biến cường độ (IMRT), xạ trị hướng dẫn hình ảnh (IGRT) xạ trị hạt nặng (heavy ion),… ứng dụng rộng rãi Thế Giới [2] Kỹ thuật xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u (3D-CRT) kỹ thuật sử dụng phổ biến trung tâm xạ trị nước Để hiểu rõ quy trình lập kế hoạch thực tế bệnh viện, khóa luận trình bày quy trình lập kế hoạch xạ trị theo kỹ thuật 3D-CRT tích hợp phần mềm Prowess Panther áp dụng khoa Y học Hạt nhân bệnh viện Đa Khoa Đồng Nai Nội dung khóa luận gồm ba chương: Chương 1: Trình bày tổng quan xạ trị, phương thức điều trị xạ trị, sở sinh học, vật lý, định nghĩa thể tích thường dùng xạ trị Chương 2: Trình bày tổng quan quy trình xạ trị, cụ thể quy trình lập kế hoạch xạ trị, bước đánh giá kế hoạch kế hoạch 3D-CRT kiểm tra tính toán giá trị MU phần mềm Prowess Panther điều trị ung thư bệnh viện Đa Khoa Đồng Nai Chương 3: Ứng dụng lập kế hoạch xạ trị 3D-CRT trường hợp ung thư phổi ung thư trực tràng bệnh viện Đa Khoa Đồng Nai, đánh giá kế hoạch kiểm tra tính toán số MU trường chiếu cho kế hoạch CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ 1.1 Giới thiệu Quá trình phát triển sinh sản tế bào phức tạp lúc có sai sót, lúc có tế bào bất thường (biến tính) tạo Một nhóm tế bào bất thường hay bị đột biến, sinh chu kỳ sinh sản trình phát triển mà không theo khuôn mẫu bình thường tế bào nguyên gọi ung thư Nếu hệ thống đề kháng làm việc cách không hiệu tế bào bất thường bị tiêu diệt tiếp tục phát triển sinh sản tế bào bất thường khác với DNA bị biến đổi, thể không ngăn chặn sinh sản liên tục tế bào Tỷ lệ tế bào sinh tế bào chết không giữ thăng với tế bào bất thường tạo khối u ung thư Ung thư tồn vị trí thể, di vào vùng khác thể nên chia làm nhiều loại tùy theo vùng bị phát sinh thể loại tế bào mà DNA bị biến đổi ung thư phổi, ung thư gan, ung thư vú….[1] Các phương pháp chữa trị ung thư y học như:  Phẫu thuật: mổ lấy khối u Hiệu cho khối u khu trú, chưa di  Hóa trị: dùng thuốc tiêu diệt ung thư Nó dùng ung thư lan vị trí ban đầu, di nhiều nơi khối u lớn  Liệu pháp hoóc-môn (Hormone therapy): dùng thuốc ngăn cản tiêu diệt hormone tham gia vào phát triển tế bào ung thư  Liệu pháp nhiệt (Hyperthermia): dùng lượng nhiệt tiêu diệt ung thư  Xạ trị: dùng tia xạ tiêu diệt ung thư Về bản, xạ trị chia làm loại: xạ trị xạ trị Hiện nay, Mỹ gần 2/3 bệnh nhân ung thư có qua xạ trị Điều trị tia xạ hay gọi tắt “Xạ Trị” việc điều trị bệnh nhân ung thư việc áp dụng nguồn phát xạ hạt nhân hay thiết bị phát tia xạ Những tia xạ tiêu diệt tế bào sinh sản tế bào chức thể cách trực tiếp hay gián tiếp cắt đứt DNA tế bào làm chúng không tiếp tục sinh sản chết Cho nên chữa trị ung thư, tia xạ cần phải nhắm vào tiêu diệt tế bào ung thư sinh sản, không nhắm vào tế bào lành Vì vậy, xạ trị kiềm chế phát triển ung thư tiêu diệt hoàn toàn tế bào ung thư tác dụng tia xạ lên tế bào khác tùy thuộc vào tính nhạy xạ tế bào Trong xạ trị, nhiều chùm tia xạ với hình dạng vùng chiếu, liều lượng lựa chọn nhắm vào xác vị trí khối ung thư mạch bạch huyết bị nhiễm tế bào ung thư bác sĩ xác định kỹ lưỡng theo không gian hai chiều, ba chiều bốn chiều thể bệnh nhân Với tính toán cẩn thận từ trước, chùm tia tập trung lượng lớn vào khối thể tích này, cho phép phần lượng nhỏ bị hấp thụ vào quan lành xung quanh khối bướu mà chùm tia phải ngang qua Xạ trị dùng để chữa trị thể tích nhỏ cm3 tế bào ung thư cô đọng đó, phần thể thể [1] 1.2 Mục tiêu xạ trị Điều trị ung thư có liên quan đến việc phá hủy tế bào ung thư ngăn chặn phát triển nên sử dụng phương pháp điều trị cần phải xác định rõ mục tiêu xạ trị Có loại mục tiêu [1]:  Điều trị chữa trị (Curative): điều trị nhằm tiêu diệt triệt để tế bào ung thư trường hợp tế bào ung thư chưa di phận khác thể Có thể tiêu diệt hết tế bào ung thư không cho chúng di vào tế bào khác thể Thông thường bệnh nhân xét nghiệm không ung thư vòng năm từ điều trị  Điều trị hỗ trợ (Curative - Adjuvant): áp dụng phương pháp xạ trị với mổ lấy khối u ra, hoặc/và với thuốc hóa trị  Điều trị kiểm soát triệu chứng (Palliative): điều trị nhằm kiềm chế phát triển tế bào ung thư, làm khối u nhỏ lại, ngăn chặn tế bào ung thư xâm nhập vào quan khác thể, làm giảm đau khối u lớn chèn ép vào dây thần kinh khí quản thực quản… ngăn ngừa hủy xương, kéo dài sống bệnh nhân  Xạ trị toàn thân (Total body irradiation): điều trị kiềm chế hệ thống miễn dịch thể trước thay ghép tủy thay máu hệ thống miễn dịch không chấp nhận hay loại bỏ tủy huyết lạ vào thể Xạ trị toàn thân đồng thời tiêu diệt tế bào ung thư thể bệnh nhân  Ngoài tác dụng điều trị ung thư, xạ trị áp dụng vào điều trị trường hợp bệnh lý y khoa khác, thông thường u lành tính tuyến giáp vùng cổ, dây thần kinh thoái hóa, da thịt, ngăn chặn phát triển dự tính, tế bào xương sinh trưởng vào hệ thống xương 1.3 Các phương thức điều trị xạ trị Xạ trị chia làm phương thức điều trị: xạ trị xạ trị 1.3.1 Xạ trị (Brachytherapy) Xạ trị hay gọi xạ trị áp sát phương pháp đưa nguồn phát phóng xạ vào sát vào vùng cần điều trị, tia xạ phát hướng để tiêu diệt tế bào ung thư xung quanh Nguồn đồng vị lựa chọn mức lượng phù hợp với quãng chiếu xạ ngắn, cho phép tia xạ hấp thụ trực tiếp vào vùng bướu xung quanh mà không xâm nhập vào mô lành phía bướu, nhờ quy luật 1/d2 Chúng áp dụng cho nhiều vị trí, thành công cho ung thư phụ khoa đầu cổ Nhưng áp dụng cho vùng ung thư tích nhỏ Có thể áp dụng độc lập (ung thư tuyến tiền liệt ung thư vú giai đoạn đầu) hay kết hợp xạ trị (ung thư phụ khoa, ung thư tuyến tiền liệt giai đoạn trễ, ung thư đầu cổ) [7] 1.3.2 Xạ trị (Teletherapy) Xạ trị việc sử dụng máy phát hay nguồn đồng vị xạ từ bên bệnh nhân định hướng chiếu vào khối u bên thể bệnh nhân Thông thường tia xạ xuyên qua quan mô lành trước sau khối ung thư cần điều trị Người ta thường tiến hành với chùm photon, thông thường tia X mang lượng cao tạo từ máy gia tốc tuyến tính, người ta dùng chùm tia gamma tạo từ máy gia tốc Cobalt-60 tia X mang lượng khoảng 50-300 keV Thêm vào đó, việc sử dụng chùm electron lượng Megavolt để điều trị khối u tương đối nông cải thiện độ xác hình học photon Do phương pháp xạ trị chùm electron sử dụng rộng rãi ngày Xạ trị với loại xạ khác đưa vào sử dụng, chẳng hạn chùm neutron, chùm hạt tích điện proton dùng điều trị lâm sàng Tuy nhiên thiết bị để tạo chúng đắt đỏ, loại xạ sử dụng [7] Xạ trị phương pháp sử dụng rộng rãi để điều trị khối u, hạch nằm sâu thể Bên cạnh máy phát chùm gamma, máy phát neutron, máy X-quang máy gia tốc điện tử lựa chọn hầu hết cho khoa xạ trị Trong khóa luận này, sử dụng máy gia tốc tuyến tính tạo chùm tia X điều khiển máy tính, có hệ thống kiểm tra lưu trữ, hệ thống collimator động 1.4 Cơ sở xạ trị ung thư 1.4.1 Cơ sở sinh học Tất kỹ thuật điều trị tia xạ nhằm đạt liều lượng tối đa khối u giảm đến tối thiểu liều mô lành xung quanh Muốn phải dựa khác độ nhạy cảm tia xạ tế bào khối u, tế bào lành loại tế bào cụ thể [2]:  Tế bào biệt hóa (tế bào lành) kháng tia loại không biệt hóa (tế bào ung thư), tế bào không biệt hóa yếu chế sửa chữa sai hỏng DNA so với tế bào biệt hóa  Phân bố hợp lý tổng liều điều trị liều lượng lần chiếu Chu kỳ sinh sản tế bào chuỗi kiện liên quan đến chép DNA (deoxyribonucleic acid) phân bố cân hệ tế bào cháu sinh phân chia Tất tế bào, kể ác tính không ác tính trình phân chia tế bào trải qua pha chu kỳ tế bào G0, G1, S, G2 M (Hình 1.1) [6] Hình 1.1 Chu kỳ tế bào  Pha G0 (pha nghỉ sau phân bào) giai đoạn chu kỳ mà tế bào có khả thay bình thường không tăng sinh  Pha G1 pha phát triển giai đoạn sau phân bào/tiền tổng hợp Diễn khoảng 12 – 14 giờ, để khởi đầu chuẩn bị vào giai đoạn tổng hợp – pha S  Pha S (tổng hợp) kéo dài khoảng – 20 Tổng hợp DNA thực pha Các tế bào dễ bị tổn thương pha S  Pha G2 (pha tiền phân bào) kéo dài từ – giờ, nằm giai đoạn hoạt động tương đối yếu tế bào chờ đợi để vào pha phân bào  Pha M (pha phân bào) từ 40 phút đến 20 giờ, diễn phân bào phân chia tế bào Sau phân bào, tế bào quay pha G0 ngừng phân chia, có kích thích phân chia chúng vào pha G1 tiếp tục chu kỳ sinh sản Các tế bào ung thư có khả kết thúc chu kỳ tế bào nhanh cách giảm khoảng thời gian pha G1 Chúng vào lại pha G0 chu kỳ tế bào tế bào lành, mà chúng phân chia cách liên tục Đặc điểm tế bào ung thư nhạy cảm với tia xạ tế bào khỏe mạnh bình thường [6] 1.4.2 Cơ sở vật lý 1.4.2.1 Tương tác photon với vật chất Trong tương tác xạ với vật chất có tương tác electron, hạt nặng mang điện photon với vật chất Vì khóa luận ta dùng chùm photon để điều trị nên việc tìm hiểu lý thuyết tương tác photon với vật chất cần thiết Có kiểu tương tác photon: tán xạ Rayleigh, hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton, sinh cặp [5] Tán xạ Rayleigh photon tới tương tác với điện tử bị tán xạ đàn hồi nguyên tử làm thay đổi hướng bay mà không lượng Tán xạ làm suy giảm số photon chùm song song Xác suất để xảy tán xạ Rayleigh tăng theo số nguyên tử Z nguyên tố hấp thụ giảm theo lượng Do đó, mô mềm xác suất xảy tán xạ thấp số nguyên tử hiệu dụng mô mềm thấp Hiệu ứng quang điện photon hấp thụ hoàn toàn quang electron bứt khỏi nguyên tử Chỗ trống vỏ nguyên tử nhanh chóng bị lấp electron từ lớp nên xuất vài tia X đặc trưng hay electron Auger (Hình 1.2) Trong đa số trường hợp, photon tia X đặc trưng bị hấp thụ vùng lân cận gây hiệu ứng quang điện khác Hình 1.2 Tương tác quang điện Tán xạ Compton, gọi tán xạ không kết hợp, photon va chạm giải phóng electron liên kết yếu với hạt nhân Photon truyền phần lượng cho electron bị lệch khỏi phương ban đầu góc (Hình 1.3) Hình 1.3 Tán xạ Compton Sự sinh cặp photon biến trường Coulomb hạt nhân cặp electron – positron xuất hiện, xảy lượng lớn 1,022 MeV Electron positron dần động ion hóa kích thích, dừng lại Đối với positron, xảy hủy cặp kết hợp với electron tự hai biến mất, photon phát ra, photon có lượng khoảng 0,511 MeV, bay theo hai hướng ngược (Hình 1.4) Hình 1.4 Hiệu ứng sinh cặp 95% liều định Còn xét thể tích, 100% thể tích PTV nhận 95% liều định, 100% thể tích nhận 100% liều định Như vậy, kế hoạch gần đạt tiêu chí kế hoạch tốt cho PTV - Liều trung bình vào bàng quang 28,59 Gy nhỏ so với liều giới hạn 65 Gy nên kết hoàn toàn chấp nhận - Liều trung bình vào xương chỏm đùi phải trái 17,58 Gy 13,37 Gy so với liều giới hạn 52 Gy an toàn Hình 3.12 Biểu đồ phân bố liều – thể tích Hình 3.13 Thống kê liều – thể tích kế hoạch Liều hấp thụ thể tích khác quan lành nằm giới hạn liều cho phép (Bảng 3.3) Vậy kế hoạch đạt yêu cầu bác sĩ đưa 44 Bảng 3.3 Đánh giá giới hạn liều cho thể tích khác quan lành [9] Cơ quan lành Bàng quang Chỏm xương đùi phải Chỏm xương đùi trái Phần trăm theo thể tích Liều hấp thụ (Gy) 33 27,55 Liều giới hạn TD5/5 (Gy) - 66 27,23 80 100 0,54 65 33 27,72 66 7,84 100 0,27 33 21,20 66 3,50 100 0,27 52 52 Trong đó, ngày trường chiếu 00, 900, 1800 2700 xạ vào khối u 52,6 cGy đảm bảo tổng Gy ngày Chỉ số MU máy gia tốc tương ứng 57,4 MU, 65,8 MU, 51,7 MU 65,8 MU Ta tiến hành kiểm tra lại tính toán số MU thông qua công thức (1) dựa vào bảng liệu tóm tắt Prowess Panther (Hình 3.14) Hình 3.14 Kết lập kế hoạch xạ trị ung thư trực tràng chùm tia 1, 2, 45 Bảng 3.4 Tính MU theo công thức (1) phần mềm Prowess Panther Trường chiếu Hệ số Liều kê đơn D (cGy) Suất liều điểm tham khảo K (cGy/MU) Hệ số tán xạ collimator tương đối CSF Hệ số tán xạ phantom tương đối PSF Hệ số nghịch đảo bình phương ISC Tỷ số mô – phantom TPR Hệ số wedge WF Tỷ số trục OCR Kết tính MU theo phần mềm Prowess Panther Kết tính MU theo công thức (1) Độ sai lệch (%) 52,600 1,000 1,000 0,997 1,061 0,869 1,000 0,998 52,600 1,000 1,001 0,997 1,061 0,766 1,000 0,988 52,600 1,000 1,000 0,997 1,061 0,965 1,000 0,998 52,600 1,000 1,000 0,996 1,061 0,765 1,000 0,988 57,4 65,8 51,7 65,8 57,336 0,112 65,638 0,247 51,632 0,132 65,856 0,084 Nhận xét: Kết tính liều trường hợp ung thư trực tràng cho thấy việc tính toán theo công thức (1) phần mềm Prowess Panther gần tương đương với độ sai lệch khoảng ± 0,5% Vậy đảm bảo thông số đầu máy gia tốc xác, tránh sai số phần mềm không phát vận hành thực hành lâm sàng Sau bác sĩ kiểm tra lại kế hoạch chấp nhận kế hoạch Kỹ thuật viên tạo khuôn chì che chắn kỹ sư vật lý chuyển liệu sang phòng máy gia tốc phát tia Hệ thống máy tính phần mềm điều khiển máy gia tốc phát tia điều trị theo định ngày 46 KẾT LUẬN Khóa luận đạt mục đích ban đầu lập kế hoạch xạ trị cho máy giá tốc tuyến tính theo phương pháp 3D-CRT Những kết thực được: Tìm hiểu tổng quan xạ trị ung thư: khái niệm, sở sinh học, sở vật lý tổ chức nhân cho trung tâm xạ trị Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động quy trình xạ trị máy gia tốc tuyến tính bệnh viện Đa khoa Đồng Nai Cụ thể, tìm hiểu rõ quy trình lập kế hoạch xạ trị theo phương pháp 3D-CRT xác định công thức tính toán để thực kiểm tra giá trị MU việc sử dụng phần mềm tính toán liều Prowess Panther 4.60 Sử dụng phần mềm Prowess Panther 4.60 lập kế hoạch xạ trị theo phương pháp 3D-CRT cho hai trường hợp ung thư phổi ung thư trực tràng Đánh giá kế hoạch lập dựa vào phân bố liều tới tiêu diệt toàn khối u giảm liều đến quan lành Kiểm tra số MU trường chiếu tính toán liều hệ thống phần mềm Prowess Panther hai kế hoạch thực Việc sử dụng kỹ thuật xạ trị 3D-CRT phần mềm Prowess Panther kết hợp với hình ảnh CT cho phép hình ảnh giải phẫu lát cắt tái tạo cấu trúc giải phẫu 3D bệnh nhân thuận tiện xác cao Việc thiết lập tính toán liều Prowess Panther nhanh, thực tối ưu hóa đánh giá trực tiếp kết kế hoạch sau tính toán liều Hầu hết khối u đa giác lồi đáp ứng phân bố liều tốt mà không ảnh hưởng nhiều đến quan lành xung quanh Hiện kỹ thuật xạ trị sử dụng phổ biến Việt Nam 47 KIẾN NGHỊ Kỹ thuật xạ trị 3D-CRT số hạn chế liều quan lành cao, khó đạt yêu cầu cho khối u lõm hay hình dạng phức tạp cần số thiết bị phụ trợ wedge, che chắn chì Để khắc phục hạn chế trên, sở điều trị có kinh nghiệm với việc lập kế hoạch 3D-CRT cần phát triển thêm kỹ thuật tiến IMRT, IGRT… để áp dụng cho số trường hợp ung thư mà kỹ thuật 3D-CRT không đảm bảo an toàn cho bệnh nhân Do thời gian có hạn lực thân hạn chế, kiểm tra số MU dừng lại việc sử dụng hệ số suất từ bảng tóm tắt Prowess Panther để tính toán Nên đề nghị cần phải kiểm tra hệ số từ bảng beam profile liệu thu chuẩn máy gia tốc 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trần Cương (2014), Bài giảng Vật lý Hạt nhân Ứng dụng Y Học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM [2] Nguyễn Bá Đức (2003), Thực hành xạ trị bệnh ung thư, Nhà xuất Y Học, Hà Nội [3] Nguyễn Văn Hải (2014), Nghiên cứu ứng dụng chương trình MCNP kỹ thuật hạt nhân liên quan để định liều, tính toán che chắn đảm bảo an toàn xạ cho sở y tế có sử dụng máy gia tốc tuyến tính, Luận án tiến sĩ, Viện Năng Lượng Hạt Nhân Nguyên Tử Việt Nam [4] Phan Thị Mai (2014), Tối ưu hóa phân bố liều xạ trị phương pháp JO-IMRT, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM [5] Nguyễn Đông Sơn (2014), Giáo trình ứng dụng xạ kỹ thuật hạt nhân Y Tế, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM [6] Dương Thanh Tài (2012), Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ (JO-IMRT), Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM [7] Lê Thanh Xuân (2010), Mô máy gia tốc tuyến tính dùng xạ trị phương pháp Monte Carlo, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM Tiếng Anh [8] Jackson Chan, David Russell, Victor G Peters, and Thomas J Farrell (2002), Comparison of monitor unit calculations performed with a 3D computerized planning system and independent ‘‘hand’’ calculations: Results of three years clinical experience, Department of Medical Physics, Hamilton Regional Cancer Centre, 699 Concession St., Hamilton, Ontario, Canada L8V 5C2 [9] Emami B, Lyman J, Brown A, et al (1991) Tolerance of normal tissue to therapeutic irradiation Int J Radiat Oncol Biol Phys 21: 109-122 49 [10] Faiz M Khan (2010), Physics of Radiation Therapy, the 4th Edition, Lippincott Williams & Wilkins, University of Minnesota Medical School, Minneapolis, Minnesota [11] W.P.M.Mayles (1999), Physics Aspects of Quality Control in Radiotherapy, Institute of Physics and Engineering Medicine [12] Prowess (2013), Prowess Panther User Manual 50 LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc tới cô TS Trương Thị Hồng Loan Cô tận tình dạy dỗ, bảo hướng dẫn suốt thời gian học chuyên ngành tạo điều kiện cho em thực khóa luận Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến anh ThS KS Dương Thanh Tài tận tình hướng dẫn, nhắc nhở tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận Cũng tập thể kỹ sư bác sĩ, khoa Y học Hạt nhân, Bệnh viện Đa Khoa Đồng Nai tạo điều kiện tốt cho em tìm hiểu sử dụng phần mềm Prowess Panther 4.60 trình lập kế hoạch xạ trị Bệnh viện Em xin bày tỏ lòng cảm ơn đến cô ThS Lưu Đặng Hoàng Oanh nhiệt tình dẫn, động viên, khuyến khích đồng hành với em trình làm đề tài cô ThS Nguyễn Thị Cẩm Thu cán phản biện đọc, góp ý hướng dẫn em chỉnh sửa để hoàn thiện tốt khóa luận Cũng như, quý thầy cô Bộ môn Vật lý Hạt nhân, khoa Vật lý – Vật lý Kỹ thuật, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh cho lời khuyên, truyền đạt kiến thức khoa học hết lòng giúp đỡ em Ngoài ra, em xin cảm ơn người bạn ủng hộ, động viên giúp đỡ em nhiều Đặc biệt gia đình luôn bên cạnh em, động viên nhắc nhở, ủng hộ nhiệt tình, động lực lớn giúp em TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2015 Sinh viên Dương Tấn Phúc MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt i Danh mục bảng biểu iii Danh mục hình vẽ iv MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ 1.1 Giới thiệu 1.2 Mục tiêu xạ trị 1.3 Các phương thức điều trị xạ trị 1.3.1 Xạ trị (Brachytherapy) 1.3.2 Xạ trị (Teletherapy) 1.4 Cơ sở xạ trị ung thư 1.4.1 Cơ sở sinh học 1.4.2 Cơ sở vật lý 1.4.2.1 Tương tác photon với vật chất 1.4.2.2 Những khái niệm vật lý 10 1.4.3 Các vùng thể tích liên quan xạ trị .13 1.4.4 Tổ chức nhân viên khoa xạ trị 16 CHƯƠNG LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ 3D-CRT TRONG ĐIỀU TRỊ UNG THƯ TẠI BỆNH VIỆN ĐA KHOA ĐỒNG NAI 17 2.1 Khái quát máy gia tốc tuyến tính 17 2.1.1 Cấu tạo .17 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 19 2.2 Quy trình xạ trị theo kỹ thuật 3D-CRT 19 2.2.1 Đánh giá bệnh nhân định xạ trị .20 2.2.2 Cố định tư bệnh nhân .21 2.2.3 Chụp CT – Mô 21 2.2.4 Quy trình lập kế hoạch điều trị 23 2.2.4.1 Nhập chuỗi ảnh vào hệ thống 23 2.2.4.2 Vẽ thể tích khối u quan nhạy xạ xung quanh 24 2.2.4.3 Chỉ định liều, phân liều .24 2.2.4.4 Chọn mức lượng tạo trường chiếu 25 2.2.4.5 Tính toán liều lượng 26 2.2.4.6 Tối ưu hóa đánh giá kế hoạch 27 2.2.4.7 Kiểm tra kế hoạch làm thông qua tính toán số MU 31 CHƯƠNG ỨNG DỤNG LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ TRÊN MỘT SỐ CA BỆNH CỤ THỂ TẠI BỆNH VIỆN ĐA KHOA ĐỒNG NAI 34 3.1 Lập kế hoạch xạ trị ung thư phổi 34 3.2 Lập kế hoạch xạ trị ung thư trực tràng 40 KẾT LUẬN 47 KIẾN NGHỊ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt 3D-CRT Tiếng Anh Tiếng Việt Three Dimensional Conformal Xạ trị thích ứng ba chiều Radiation Therapy CT Computed Tomography Chụp cắt lớp điện toán CTV Clinical Target Volume Thể tích mục tiêu lâm sàng DICOM Digital Imaging and Hình ảnh thông tin số hóa Communication in Medicine y học DNA Deoxyribo Nucleic Acid Vật chất di truyền DVH Dose Volume Histogram Biểu đồ phân bố liều thể tích FSU Functional Subunits GTV Gross Tumor Volume Thể tích khối u nguyên phát ICRU International Commission on Ủy ban Quốc tế đơn vị Radiation Units đo lường xạ Image Guided Radiation Therapy Xạ trị theo hướng dẫn IGRT hình ảnh IMRT Intensity Modulated Radiation Xạ trị điều biến cường độ Therapy ISC Inverse Square Correction Hiệu chỉnh bình phương nghịch đảo ITV Internal Target Volume Thể tích bia nội K Output Calibration Chuẩn hóa đầu MU Monitor Unit Đơn vị liều giám sát OAR Organ At Risk Cơ quan cần bảo vệ có nguy nhận liều cao OCR Off Center Ratio Tỷ số ngoại trục PET Positron Emission Tomography Chụp cắt lớp phát xạ positron i PTV Planning Target Volume Thể tích bia lập kế hoạch QA Quality Assurance Đảm bảo chất lượng QC Quality Control Quản lý chất lượng SAD Source Axis Distance Khoảng cách nguồn trục CSF Collimator Scatter Factor Hệ số tán xạ collimator PSF Phantom Scatter Factor Hệ số tán xạ phantom SSD Source Surface Distance Khoảng cách nguồn bề mặt TD Tolerance Dose Liều giới hạn TPR Tissue Phantom Ratio Tỷ số mô phantom VPS Virtual Planning Systems Hệ thống lập kế hoạch ảo WF Wedge Attenuation Factor Hệ số suy giảm nêm ii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tầm quan trọng loại tương tác mô mềm 10 Bảng 2.1 Giới hạn liều cho quan lành xạ trị ung thư phổi 30 Bảng 2.2 Hệ số sử dụng cho công thức (1) 33 Bảng 3.1 Đánh giá giới hạn liều cho thể tích khác quan lành 39 Bảng 3.2 Tính MU theo công thức (1) phần mềm Prowess Panther 40 Bảng 3.3 Đánh giá giới hạn liều cho thể tích khác quan lành 45 Bảng 3.4 Tính MU theo công thức (1) phần mềm Prowess Panther 46 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Chu kỳ tế bào Hình 1.2 Tương tác quang điện Hình 1.3 Tán xạ Compton Hình 1.4 Hiệu ứng sinh cặp Hình 1.5 Vùng Build-Up 10 Hình 1.6 Đường phân bố phần trăm liều theo độ sâu 11 Hình 1.7 Thiết lập đo đạc hệ số TAR 11 Hình 1.8 Bản đồ đồng liều chùm 60Co, kích thước trường chiếu 10 cm  10 cm 12 Hình 1.9 Đường cong đồng liều cho lọc, nêm 13 Hình 1.10 Các thể tích điều trị theo ICRU 50 14 Hình 2.1 Cấu tạo máy gia tốc tuyến tính 18 Hình 2.2 Quy trình xạ trị theo kỹ thuật 3D-CRT 20 Hình 2.3 Các thiết bị cố định cho bệnh nhân xạ trị ca vòm 21 Hình 2.4 Hệ thống CT mô Bệnh viện Đa khoa Đồng Nai 22 Hình 2.5 Giao thức truyền liệu DICOM 23 Hình 2.6 Lát cắt CT chứa điểm đánh dấu tâm chì 24 Hình 2.7 Khoanh vùng khối u quan 25 Hình 2.8 Đường cong sống sót mô ung thư mô lành 25 Hình 2.9 Đánh giá kế hoạch dựa vào phân bố liều lát cắt 27 Hình 2.10 Đánh giá kế hoạch dựa vào phân bố liều 3D 28 Hình 2.11 Đánh giá kế hoạch dựa DVH 28 iv Hình 3.1 Lát cắt CT thể GTV, CTV, PTV quan lành 35 Hình 3.2 Kích thước trường chiếu che chắn chì trường chiếu a) 00, b) 1800 c) 2700 36 Hình 3.3 Đánh giá kế hoạch dựa vào phân bố đường đồng liều lát cắt 37 Hình 3.4 Phân bố đường liều định 3D 37 Hình 3.5 Biểu đồ phân bố liều – thể tích 38 Hình 3.6 Thống kê liều – thể tích kế hoạch 38 Hình 3.7 Kết lập kế hoạch xạ trị ung thư phổi chùm tia 1, 39 Hình 3.8 Khoanh quan lành trường chiếu lát cắt 41 Hình 3.9 Kích thước trường chiếu che chắn chì trường chiếu a) 00, b) 900, c) 1800 d) 2700 42 Hình 3.10 Đánh giá kế hoạch dựa vào phân bố đường đồng liều lát cắt 43 Hình 3.11 Phân bố đường liều định 3D 43 Hình 3.12 Biểu đồ phân bố liều – thể tích 44 Hình 3.13 Thống kê liều – thể tích kế hoạch 44 Hình 3.14 Kết lập kế hoạch xạ trị ung thư trực tràng chùm tia 1, 2, 45 v [...]... về điều trị xạ trị Họ sẽ quyết định phương thức điều trị, chỉ định liều lượng, tham gia lập kế hoạch và đánh giá kế hoạch điều trị, kiểm tra kế hoạch điều trị và theo dõi bệnh nhân  Kỹ sư vật lý y khoa về xạ trị: lập kế hoạch điều trị, đưa ra các kỹ thuật điều trị dựa trên những chỉ định của bác sĩ ung bướu /xạ trị, tham gia đánh giá kế hoạch điều trị, kiểm tra kế hoạch điều trị sau khi lập kế hoạch, ... điều trị kém hiệu quả với các khối u nằm sâu trong da Vì vậy người ta phải sử dụng máy gia tốc trong xạ trị ung thư và sự ra đời máy gia tốc đã tạo ra bước ngoặt lớn trong điều trị ung thư [6] Để chuẩn bị cho việc lập kế hoạch xạ trị dùng máy gia tốc tuyến tính, khóa luận này tìm hiểu nguyên lý cấu tạo chung của máy gia tốc tuyến tính và quy trình xạ trị theo kỹ thuật 3D- CRT dùng máy gia tốc tuyến tính. .. bức xạ khác nhau dựa trên từng loại mô của cơ thể 1.4.4 Tổ chức nhân viên trong khoa xạ trị Trên thế giới, khoa xạ trị thực hiện kỹ thuật bức xạ ion hóa năng lượng cao để tiến hành điều trị ung thư khi có chỉ định xạ trị đơn thuần hoặc phối hợp với các phương pháp khác Tiến hành chẩn đoán bệnh, lập kế hoạch điều trị, chăm sóc theo dõi các biến chứng do xạ trị 15 Đội ngũ nhân viên trong khoa xạ trị. .. thống lập kế hoạch điều trị Prowess Panther có thể thiết lập các trường chiếu xoay quanh khối u với các góc khác nhau và dùng các thiết bị phụ trợ Cũng như, tính toán liều chính xác đến khối u điều trị [12] Các bước của quy trình lập kế hoạch xạ trị trên Prowess Panther sẽ được trình bày tiếp theo Hình 2.5 Giao thức truyền dữ liệu DICOM 2.2.4.1 Nhập chuỗi ảnh vào hệ thống Khi thực hiện lập kế hoạch xạ trị. .. Trong đó X là giá trị tính theo công thức (1) và a là giá trị tính bằng phần mềm Prowess Panther Độ chính xác của việc tính toán MU được đánh giá bởi tiêu chuẩn của Ủy ban Châu Âu (1997) đối với máy gia tốc tuyến tính Trong đó độ chính xác của hệ thống kiểm tra liều là ± 0,5% [11] Sau khi kế hoạch đã được chấp nhận, các thông số liên quan đến kế hoạch điều trị chuyển sang phòng máy gia tốc thông qua hệ... bình phương nghịch đảo ISC Suất liều trong không khí ở khoảng cách chỉ định so với suất liều ở SAD chuẩn (độ sâu + khoảng cách nguồn bề mặt SSD) 33 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ TRÊN MỘT SỐ CA BỆNH CỤ THỂ TẠI BỆNH VIỆN ĐA KHOA ĐỒNG NAI Để hiểu rõ hơn quy trình lập kế hoạch tác giả tiến hành lập kế hoạch xạ trị trên phần mềm Prowess Panther 4.60.3615 cho bệnh nhân bằng kỹ thuật xạ trị 3D- CRT... phỏng, hệ thống laser định vị, hệ thống máy tính Chức năng của máy mô phỏng là thu nhận dữ liệu ảnh phục vụ cho quá trình lập kế hoạch, đồng thời nó cũng được sử dụng để mô phỏng, kiểm tra việc điều trị và che chắn được tạo ra từ hệ thống lập kế hoạch trước khi đưa bệnh nhân vào điều trị chính thức trên máy điều trị  Máy chụp CT – Mô phỏng: một máy quét CT xạ trị chuyên dụng với các phụ kiện mô phỏng... chủ yếu của kế hoạch xạ trị, đảm bảo phân bố liều lượng theo yêu cầu Trong thực tế kế hoạch, ta phải cố gắng lập kế hoạch sao cho tối thiểu 95% thể tích bia lập kế hoạch PTV nhận 100% liều chỉ định  Thể tích điều trị TV (Treated volume): thể tích điều trị thường lớn hơn thể tích bia lập kế hoạch và phụ thuộc vào kỹ thuật điều trị cụ thể Khi lập kế hoạch, ta mong muốn một thể tích đồng liều nào nó bao... thông số máy gia tốc Việc kiểm tra tính toán giá trị MU được xem như là một phương tiện để xác định sai số hệ thống trong các thuật toán tính toán liều của hệ thống lập kế hoạch xạ trị (TPS) [8] 31 Trung Tâm Ung Bướu Bệnh viện Đa Khoa Đồng Nai sử dụng hệ thống phần mềm tính toán liều của Prowess Panther 4.60.3615 Khóa luận này thực hiện kiểm tra lại kết quả tính toán số MU thông qua công thức tính liều... nằm cố định trên giường CT) và kỹ thuật viên sẽ đánh dấu vị trí tâm khối u trên bệnh nhân [6] 22 2.2.4 Quy trình lập kế hoạch điều trị Hệ thống máy tính lập kế hoạch điều trị dựa trên phần mềm Prowess Panther 4.60.3615 Nó có khả năng nhận thông tin thông qua hệ thống mạng, từ máy quét CT của bất kỳ nhà sản xuất sử dụng giao thức DICOM 3.0 (Hình 2.5) Prowess Panther có thể hiển thị hình ảnh 3D bao gồm ... xương 1.3 Các phương thức điều trị xạ trị Xạ trị chia làm phương thức điều trị: xạ trị xạ trị 1.3.1 Xạ trị (Brachytherapy) Xạ trị hay gọi xạ trị áp sát phương pháp đưa nguồn phát phóng xạ vào sát... phòng máy gia tốc phát tia Hệ thống máy tính phần mềm điều khiển máy gia tốc phát tia điều trị theo định ngày 46 KẾT LUẬN Khóa luận đạt mục đích ban đầu lập kế hoạch xạ trị cho máy giá tốc tuyến tính. .. gia tốc tuyến tính quy trình xạ trị theo kỹ thuật 3D- CRT dùng máy gia tốc tuyến tính Bệnh viện Đa khoa Đồng Nai 2.1 Khái quát máy gia tốc tuyến tính Máy gia tốc tuyến tính Bệnh viện Đa khoa Đồng