Tổng quan quá trình xạ trị proton

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH VẬT LÝ HẠT NHÂN # " Đề tài: GVHD : ThS NGUYỄN VĂN HỊA GVPB : CN LÊ CƠNG HẢO SVTH : NGUYỄN THỊ HẠNH -TP.HỒ CHÍ MINH − 07/2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH VẬT LÝ HẠT NHÂN # " Đề tài: GVHD : ThS NGUYỄN VĂN HỊA GVPB : CN LÊ CƠNG HẢO SVTH : NGUYỄN THỊ HẠNH -TP.HỒ CHÍ MINH − 07/2008 LỜI CẢM ƠN Thơng qua Khóa Luận T ốt Nghiệp này, với lòng biết ơn chân thành sâu sắc Em xin gửi đến: Q Thầy Cơ giai đoạn Đại Cương Q Thầy Cơ Khoa Vật Lý – Bộ mơn Vật Lý Hạt Nhân tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức khoa học bổ ích, kinh nghiệm sống q báu Em xin chân thành cám ơn Thầy Nguyễn Văn Hòa - người giúp em lựa chọn đề tài Cũng người trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ em hồn thành khóa luận Em xin chân thành cám ơn Thầy Lê Cơng Hảo nhiệt tình đọc góp ý, góp phần làm cho khóa luận hồn chỉnh Qua tơi xin chân thành cám ơn bạn bè động viên tinh thần, giúp đỡ em suốt q trình thực khóa luận học tập trường đại học Cuối xin bày tỏ lòng u thương chân thành, sâu sắc tới cha mẹ thành viên gia đình ni nấng, dạy dỗ động viên suốt thời gian học đại học Đồng thời chị cám ơn em trai em gái nhiều ln động viên, làm cho chị vững tin lúc khó khăn Em xin ghi nhớ giữ tình cảm Sinh viên thực Khóa Luận Nguyễn Thị Hạnh # " Trang MỤC LỤC MỤC LỤC……………………………………………………………… …………1 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ………………………………………………….4 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU……………………… …………………………5 U DANH MỤC HÌNH VẼ…………………………………………………………… LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… U CHƯƠNG CƠ SỞ ÁP DỤNG PROTON VÀO XẠ TRỊ ………………….…10 1.1 Đặc trưng proton 10 1.2 Proton tương tác với mơi trường vật chất .11 1.2.1 Proton tương tác với electron ngun tử mơi trường .11 1.2.2 Proton tương tác với hạt nhân ngun tử mơi trường 12 1.2.3 Cơng thức Bethe- Block 14 1.3 Ảnh hưởng xạ proton lên thể sống 17 1.3.1 Giai đoạn hóa lí 18 1.3.2 Giai đoạn sinh học .19 1.4 Cơ sở sử dụng proton xạ trị [3] .20 1.4.1 Cơ sở vật lý 20 1.4.2 Cơ sở y học 21 CHƯƠNG NGUN TẮC CHUNG CỦA XẠ TRỊ………………… ………24 2.1 Khái niệm xạ trị 24 2.1.1 Các phương pháp xạ trị [1] 24 2.1.1.1 Xạ trị chùm tia ngồi hay Xạ trị ngồi .24 2.1.1.2 Xạ trị nguồn phóng xạ kín hay Xạ trị .25 2.1.1.3 Tia xạ chuyển hóa kết hợp chọn lọc 27 2.1.2 Một số máy xạ trị hay sử dụng 27 2.1.2.1 Gammaknife 27 Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 2.1.2.2 Cyberknife ( Xknife) 27 2.1.2.3 Máy xạ trị gia tốc tuyến tính .28 2.2 Quy trình chung cho xạ trị 30 2.2.1 Chỉ định xạ trị 30 2.2.2 Mơ 30 2.2.3 Lập kế hoạch xạ trị 30 2.2.4 Cấp liều xạ trị 31 CHƯƠNG XẠ TRỊ PROTON……………………………………… ……… 32 3.1 Khái niệm xạ trị proton 32 3.1.1 Đặc điểm xạ trị proton .32 3.1.2 Hệ thống điều trị proton [10] 33 3.1.2.1 Máy gia tốc 33 3.1.2.2 Hệ thống dịch chuyển chùm tia – BTS .34 3.1.2.3 Gantry 35 3.1.2.4 Hệ thống phân phát chùm tia xạ 35 3.1.2.5 Hệ thống định vị bệnh nhân 39 3.2 Quy trình xạ trị proton 40 3.2.1 Thu thập liệu bệnh nhân [6] 40 3.2.2 Tính tốn mức liều xạ [5] 42 3.2.2.1 Thuật toán tính liều Ray tracing .42 3.2.2.2 Thuật tốn tính liều Pencil-beam 43 3.2.2.3 Thuật tốn tính liều Monter Carlo .43 3.2.3 Mơ 45 3.2.4 Lập kế hoạch xạ trị 45 3.2.5 Che chắn cố định bệnh nhân 46 3.2.6 Tiến hành xạ bệnh nhân 47 3.3 Một số ca điều trị proton [10] 47 Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 3.3.1 Khối bướu mắt 48 3.3.2 Chordomas chondrasarcomas sọ cổ 48 3.3.3 Ung thư tuyến n 49 3.4 Những ưu, khuyết điểm xạ trị proton .49 3.4.1 Những ưu điểm 49 3.4.2 Những khuyết điểm…………………………………………………………… 48 3.4.3 Những tác dụng phụ xạ trò proton………………………………………….48 KẾT LUẬN…………………………………………………………………………51 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………53 Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ ASB: Actively Scanned Beam [Chùm tia tán xạ chủ động] AND: Axit Dexibo Nucleotit BTS: Beams Transport System [Hệ thống dịch chuyển chùm tia] BNCT: Boron Neutron Capture Therapy [Điều trị Bo bắt giữ Neutron] CGE: Cobalt Gray Equivalent CTV: Clinical target volumm [Thể tích đích lâm sàng] CT: Computed Tomography [Chụp cắt lớp] DRR: Digitally Reconstruction Radiograph [Tái tạo ảnh số hóa] GTV: Gross target volumm [Thể tích tồn khối bướu] ITV : Internal target volume [Thể tích đích trong] IMPT: Intensity Modulate Proton Therapy [Xạ trị điều biến cường độ Proton] IMRT: Intensity Modulated Radiation Therapy [Điều biến cường độ tia xạ] MRI: Magnetic Resonance Imaging [Hình ảnh cộng hưởng từ] OAR: Organ at Risk [Cơ quan tới hạn] PSB: Passively Scattered Beam [Chùm tia tán xạ bò động] PTV: Planning target volumm [Thể tích đích hoạch định] RF: Radio Frequency ROI: Region of Interest [Vùng quan tâm] SOBP: Spread-out Bragg Peak [Đỉnh Bragg mở rộng] SPECT: Single Photon Emission Computed SP: Stopping Power [Năng suất hãm] TPS: Treatment Planning System [Hệ thống lập kế hoạch điều trị] WED: Water Equivalent Depth [Chiều sâu tương đương nước] Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Một số nguồn phát proton …………………………………………….…11 Bảng 1.2: Bảng liệu dùng cho tính toán suất hãm proton…… ……16 Bảng 1.3: Bảng liều xun sâu proton lượng khác vào nước ………17 Bảng 2.1: Các nguồn phát tia thường dùng xạ trị ngồi ………… ……… 25 Bảng 2.2: Các nguồn phóng xạ thường dùng cho xạ trị …… ………… ….26 Bảng 2.3: Một số máy xạ trò ngoài…………………………………………………27 Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Ống chứa khí hydro dùng cung cấp proton ….………… 11 Hình 1.2: Proton tương tác với electron ngun tử mơi trường……………………12 Hình 1.3: Proton va chạm đàn hồi với hạt nhân ngun tử mơi trường …… 12 Hình 1.4: Proton va chạm khơng đàn hồi với hạt nhân ngun tử mơi trường .13 Hình 1.5: Đỉnh Bragg – nơi proton bỏ lại lượng cực đại sau va chạm … 13 Hình 1.6: Biến đổi tổ chức sống bị chiếu xạ…………………………….…18 Hình 1.7: Cơ chế ion hóa gián tiếp xạ ion hóa ……………………… 19 Hình 1.8: Bức xạ proton ion hóa phá hủy AND …………………………… .20 Hình 1.9: Đỉnh Bragg mở rộng …… ………………………………… .21 Hình 1.10: So sánh độ xun sâu proton số xạ ion hóa khác 22 Hình 2.1: Hình ảnh Gammaknife .27 Hình 2.2: Hình ảnh Cyberknife … ……….……… …… … 28 Hình 2.3: Quy trình xạ trị tổng qt …………………….…………………… ….30 Hình 3.1: Tổng quan khu điều trị proton …………………… …………….….…33 Hình 3.2: Phòng máy gia tốc …………………………………… …… ….… 34 Hình 3.3: Phòng điều chỉnh máy gia tốc ………………………… ….……….….34 Hình 3.4: Phòng điều trị …………………….…………………….….……… ….35 Hình 3.5: Hình ảnh Gantry đồng tâm ………………………………………… 33 Hình 3.6: Chùm proton hẹp vào khối bướu…………………….……………36 Hình 3.7: Chuẩn hóa đỉnh Bragg mở rộng…………………………………… ….36 Hình 3.8: Biểu đồ phân bố chùm tia kỹ thuật PSB ………………… ……37 Hình 3.9: Biểu đồ phân bố chùm tia kỹ thuật ASB ……………… … … 38 Hình 3.10: Một số dụng cụ tạo dáng chùm tia………………………….…………39 Hình 3.11: Các loại thể tích xạ trị: GTV, CTV, PTV, ITV, OAR ………… … 41 Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang Hình 3.12: Sơ đồ phân bố chùm tia sử dụng thuật tốn tính liều Ray-tracing… 42 Hình 3.13: Sơ đồ phân bố chùm tia sử dụng thuật tốn tính liều Pencil-beam… 43 Hình 3.14: Sơ đồ phân bố chùm tia sử dụng thuật tốn tính liều Monter Carlo .44 Hình 3.15: Bảng so sánh thuật tốn tính liều……………………………… 44 Hình 3.16: Sơ đồ xử lý liệu hình ảnh: chuyển đổi từ liệu CT sang SP………46 Hình 3.17: Đường cong liệu CT chuyển sang SP……………………………….46 Hình 3.18: Chữa Chrodomas từ hai hướng xạ khác nhau………………………… 47 Hình 3.19: Xạ trị proton cho điều trị Chordroma ………………………… .….48 Hình 3.20: So sánh hai kỹ thuật xạ trị: xạ trị proton xạ trị tia X …… …… 50 Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 39 • Làm sắc vùng tối phân bố liều: ống chuẩn trực đa Aperture bolus trò ung thư tiền liệt tuyến Bánh xe thay đổi quãng dòch chuyển Hình 3.10: Một số dụng cụ tạo dáng chùm tia 3.1.2.5 Hệ thống định vị bệnh nhân • Giá định vị bệnh nhân: Nhằm hạn chế sai số cử động bệnh nhân chiếu xạ, người ta thường sử dụng mặt nạ cố định – chế tạo từ chất dẻo đặc biệt – lần điều trị chắn bệnh nhân ln tư khơng thay đổi so với mơ tả simulator ban đầu • Hệ thống chế tạo khn chì/khn chắn tia: Nhằm bảo vệ mơ lành xung quanh Các thơng số sử dụng để chế tạo khối che cho bệnh nhân riêng biệt Khối lượng, kích thước che chắn tính từ hệ thống lập kế hoạch điều trị Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 40 3.2 Quy trình xạ trị proton 3.2.1 Thu thập liệu bệnh nhân [6] Bệnh nhân tiến hành chụp CT, MRI, SPECT,… nhằm thu nhận liệu bệnh nhân: vị trí, kích cỡ khối bướu, quan cần bảo vệ lân cận… Đồng thời tính tốn xem cần xạ lượng thời gian để tiêu diệt hồn tồn tế bào bệnh mà khơng ảnh hưởng tế bào khỏe mạnh xung quanh Thể tích xạ trị: Bác sĩ xem xét ảnh chụp cắt lớp biết khác thường mơ quan Chẳng hạn dựa vào mức xám, độ tương phản bác sĩ xạ trị biết cấu trúc bướu, cấu trúc mơ bình thường xâm lấn bướu vào cấu trúc lân cận Còn dựa vào độ lớn hình dạng quan, bác sĩ sẻ biết bướu có xâm lấn ngồi quan hay khơng Như từ việc xem xét ảnh chụp cắt lớp bác sĩ xác định thể tích xạ trị Ta cần phân biệt loại thể tích sau • Thể tích tồn khối bướu (Gross target volumm – GTV): tồn bướu sờ, thấy, chứng minh GTV xác định qua chuẩn đốn hình ảnh (SA,X-quang,CT,MRI….) kết phân tích giải phẫu bệnh nhân • Thể tích đích lâm sàng (Clinical target volumm – CTV): thể tích GTV cộng thêm vùng bác sĩ xác định có khả có thương tổn Thể tích thể tích cần xạ trị để nhận mục tiêu tiêu diệt triệt để CTV thường bao gồm vùng GTV, vùng bao quanh GTV hạch dương tính xung quanh CTV xác định bác sĩ ung bướu xạ trị Kích thước CTV thơng thường là: CTV=GTV + cm – mở rộng từ biên GTV Tuy nhiên số trường hợp CTV = GTV Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 41 thể tích đích lâm sàng thể tích tồn khối bướu thể tích đích hoạch định quan cần bảo vệ Hình 3.11: Các loại thể tích xạ trị: GTV, PTV, CTV, ITV, OAR • Thể tích đích hoạch định (Planning target volumm – PTV): khái niệm hình học Nó nêu để chọn chùm tia phù hợp đảm bảo liều định thật bị hấp thụ CTV PTV liên kết với khung chuẩn máy gia tốc thường mơ tả CTV + đường biên cố định hay thay đổi • Thể tích đích (Internal target volume – ITV): bao gồm CTV cộng với phần bờ rìa bên phần rìa xây dựng xét đến hình dạng vị trí khác CTV dịch chuyển quan (ví dụ: thở…) Cơ quan cần bảo vệ: Khi xạ vào vùng quan bên cạnh vùng bị chiếu xạ Liều q cao vào quan làm tổn thương nhẹ phá hủy chức quan vượt qua liều giới hạn cho phép Do vậy, việc xác định quan nhạy xạ quan trọng Ta cần đặc biệt lưu ý tới quan q sau Vùng đầu cổ: mắt tủy sống Vùng ngực: tủy sống phổi Vùng bụng: gan thận Vùng chậu: bàng quang, trực tràng, hai đầu xương đùi, buồng trứng, tinh hồn Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 42 Từ phận ung thư xạ học bệnh nhân nhận tham vấn nhà ung bướu xạ học Khi bệnh nhân định xạ trị proton, thơng tin chuẩn đốn lâm sàng bệnh nhân đưa vào sở liệu kết nối máy tính với 3.2.2 Tính tốn mức liều xạ [5] Với liệu thu từ ảnh cắt lớp CT, MRI… đưa vào chương trình máy tính chun dụng với thuật tốn tính liều thích hợp để xác định liều cần xạ thời gian xạ để tiêu diệt tế bào ung thư Có nhiều thuật tốn tính liều dành cho proton như: Ray tracing, Pencil beam, Monter Carlo 3.3.2.1 Thuật toán tính liều Ray tracing ƒ Tính tốn liều chiều ƒ Chiều sâu tương đương nước tính theo SP đơn lẻ ƒ Dữ liệu tra bảng nhanh tiện lợi ƒ Phù hợp cho phân bố đồng WED S Hình 3.12: Sơ đồ phân bố chùm tia sử dụng thuật tốn tính liều Raytracing Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 43 3.3.2.2 Thuật tốn tính liều Pencil-beam ƒ Tính tốn hệ tọa độ trụ ƒ Đo đạc thơng số Pencil kernel ƒ Tính tốn lưu ý đến tán xạ Culong ƒ Cần nhiều thời gian tính tốn WED S S Hình 3.13: Sơ đồ phân bố chùm tia sử dụng thuật tốn tính liều Pencil-beam 3.3.2.3 Thuật tốn tính liều Monter Carlo ƒ Tính tốn cho tất tương tác vật lý liên quan ƒ u cầu liệu tiết diện tán xạ xác bao gồm nguồn hình học ƒ Trước tốn thời gian ƒ Ngày với tiến lực máy tính thuật tốn tính liều Monter Carlo algorithms áp dụng rộng rải vào tính liều tính xác Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 44 Hình 3.14: Mơ hình tính tốn liều Monter Carlo Mỗi thuật tốn có ưu điểm riêng Phụ thuộc vào kỹ thuật phân bố chùm tia sử dụng thuật tốn tương ứng phù hợp proton xương nước Raraykfkds ray tracing Pencil pencil beam Monte Monter Carlo Hình 3.15: Bảng so sánh thuật tốn tính liều Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 45 3.2.3 Mơ Đưa liệu thu vào máy mơ xạ trị, với chương trình mơ xạ trị có sẵn Các bác sĩ kỹ sư vật lý làm việc xem xét xem dùng kỹ thuật chiếu xạ nào, chiếu từ hướng với liều lượng bao nhiêu, bao lâu… Hình dạng thể tích chùm tia định dùng kỹ thuật phân bố chùm tia cho proton: chùm tia tán xạ bò động hay chùm tia quét chủ động Với hạt mang điện có chương trình mơ SRIM Đây chương trình mơ suất hãm qng ion xun sâu vào khối đặc Chương trình dựa thuật tốn thống kê với biểu thức suất hãm Bethe-Block cho ion lượng cao [8] 3.2.4 Lập kế hoạch xạ trị Những liệu có, đội ngũ bác sĩ, kỹ thuật viên, nhà liều lượng học, kỹ sưu vật lý bàn tính để đưa kế hoạch xạ phù hợp Việc lập kế hoạch xạ cần phần mềm tốt chun dụng Kế hoạch điều trị cần: - Dữ liệu hình ảnh: CT, MRI… - Chuyển đổi giá trị CT sang suất hãm - Chọn lựa hướng phát chùm tia - Phác họa vùng ROI - Thiết kế bố trí chùm tia nhằm tối ưu hóa kế hoạch xạ Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 46 H=1000 μmơ/ μnước SP=(dE/dxmơ)/ (dE/dx nước) CT giá trị Hounsfield [H] suất hãm proton tương đối [SP] tính tốn phân bố liều phân bố đẳng liều Hình 3.16: Sơ đồ xử lý liệu hình ảnh: chuyển đổi từ liệu CT sang suất hãm 1.8 1.6 1.4 SP 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0 500 1000 1500 2000 2500 giáHtròvalue H Hình 3.17: Đường cong liệu CT chuyển sang SP[3] 3.2.5 Che chắn cố định bệnh nhân Với chương trình máy tính thích hợp tính tốn xem cần che chắn bệnh nhân vị trí nào, khoảng cách bao nhiêu, vật liệu che chắn thích hợp Tiến hành chế tạo mặt nạ cố định bệnh nhân Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 47 Một lần cuối bác sĩ, nhà liều lượng học, kỹ sư vật lý xem xét đánh giá lại tồn tính khả thi kế hoạch xạ 3.2.6 Tiến hành xạ bệnh nhân Việc phân phát điều trị cần: - Chế tạo aperture bolus - Chuẩn hóa chùm tia - Sắp xếp bệnh nhân sử dụng DRRs - Máy tính điều khiến phân phát liều Với kế hoạch xạ trị lập, bệnh nhân tiến hành điều trị proton Chùm tia proton kết hợp chiếu xạ từ nhiều hướng khác bướu Hình 3.18: Xạ trò proton cho điều trò Chrodomas từ hai hướng xạ khác Thơng thường thời gian điều trị từ 6-8 tuần, ngày/tuần, ngày điều trị khoảng 30-60 phút, với thời gian chiếu xạ 1-2 phút với liều xạ 1,8-2,0 Gy 3.3 Một số ca điều trị proton [10] Xạ trò proton áp dụng điều trò loại bệnh khác bao gồm: xoang mũi, u màng não, ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phổi, chordoma, chondrosarcoma, bướu trẻ em (u não bướu mắt, bướu sọ xương ống), ung thư vú, ung thư vòm hầu, cô lập di u não Xạ phẫu proton Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 48 sử dụng để điều trò dò tật động tónh mạch lớn thương tổn sọ 3.3.1 Khối bướu mắt Uveal melanoma bướu mắt phổ biến người lớn Nó khối bướu gia tăng từ màng mắt bao gồm màng trạch, mi mắt tròng đen.Việc điều trị thơng thường khối bướu kht eve Ngay bắt đầu chiếu xạ địa phương sử dụng Co60 khâu vào màng trạch dùng để phá hủy loại bướu Tuy nhiên liên quan đến hồnh hành khả nhìn Vì cần tìm cách đưa liều xạ vào mơ lành xung quanh Việc điều trị cho choroidal melanoma sử dụng cho proton Việc điều trị cho fractions qua 8-9 ngày Tổng liều gia tăng từ từ bước từ 47,3 đến 85,7 CGE Mục tiêu điều trị bảo tồn khả nhìn mắt điều trị 3.3.2 Chordomas chondrasarcomas sọ cổ Đây khối bướu Chúng khó khăn điều trị chúng gần cấu trúc bình thường quan trọng, là: cuống não, tủy sống, thần kinh thị giác Hầu hết bệnh nhân trị liệu với xạ truyền thống (50-55 Gy) sau phẫu thuật chết tiền trình phát triển bệnh Khi áp dụng xạ trị proton cho khối bướu tỉ lệ sống sót bệnh nhân cao Liều chiếu vào 40-55Gy phân thành 8-11 lần xạ Hình 3.19: Xạ trị proton cho điều trị Chordroma Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 49 3.3.3 Ung thư tuyến n Hầu hết trường hợp ung thư tuyến n điều trị phẫu thuật, có khơng kèm theo xạ trị liệu Những khối bướu loại chữa trị với phần trăm thành cơng cao liều xạ mức chịu đựng mơ lành xung quanh Có số lượng lớn khối bướu tuyến n mà liên quan đến sản xuất q mức hoocmon gia tăng hoocmon Các triệu chứng bệnh nhân với bệnh to cực mở rộng hộp sọ, xương bàn tay bàn chân, gia tăng nguy đột quỵ Tổng liều cho xạ trò proton 50-60Gy chia thành 2-3 phân liều tuần chiếu 6-12 cổng lối vào 3.4 Những ưu, khuyết điểm xạ trị proton 3.4.1 Những ưu điểm Xạ trị proton có ưu điểm vượt trội so với số phương pháp khác: - Xạ trị hữu hiệu cho bướu nằm sâu thể - Liều đặt khối bướu lớn nhất, mơ lành xung quanh lối vào bị ảnh hưởng chịu ảnh hưởng liều xạ thấp (trong xạ trị tia X liều cực đại bỏ lại lối vào) - Thời gian xạ ngắn, lần xạ bệnh nhân nhận lượng xạ Ví dụ xạ trị ung thư tiền liệt tuyến, xạ trị proton phân phát liều 20Gy chia làm phân đoạn, xạ trị tia X liều dùng 50Gy chiếu xạ liên tục lần/tuần - Chất lượng sống bệnh nhân tốt ảnh hưởng lên mơ lành tác dụng phụ Mặc dù proton hạt mang nhiều lượng, điều chỉnh mức lượng để tổn hại đến mơ lành suy giảm liều thuận lợi cho điều trị bệnh nhân nhi Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 50 Hình 3.20: So sánh hai kỹ thuật xạ trị: xạ trị proton xạ trị tia X 3.4.2 Những khuyết điểm Mặc dù bên cạnh thuận lợi to lớn mà proton mang lại cho xạ trị, tỉ lệ số bệnh nhân chữa trị tia xạ proton so với xạ thơng thường tia X số hạn chế - Chi phí điều trị cho ca điều trị cao - Do kỹ thuật phức tạp có vài trung tâm điều trị lớn giới có khả tiến hành - Chi phí xây dựng trung tâm xạ trị proton cao gồm khoản đầu tư cho: xây dựng, vận hành, nhân sự, dụng cụ chiếu xạ… Trong chi phí cho máy gia tốc tốn - Khu vực điều trị proton phải đủ lớn để đặt máy gia tốc đường dẫn truyền chùm tia 3.4.3 Một vài tác dụng phụ từ xạ trị proton Tác dụng phụ xạ trị proton phụ thuộc vào tuổi, tiền sử y khoa, chuẩn đốn, vị trí kích cỡ khối bướu Một vài trường hợp hóa trị liệu kết hợp với xạ phẫu proton Có trường hợp nhận liều xạ triệu chứng khác Những triệu chứng thường thấy: rụng tóc tạm thời, phản ứng da từ chiếu xạ trực tiếp mệt mỏi liên quan đến việc điều trị diện rộng, buồn nơn… Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 51 KẾT LUẬN Qua tìm hiểu tổng quan sở vật lý y khoa proton áp dụng vào xạ trị, ngun tắc việc sử dụng xạ vào điều trị với quy trình xạ trị proton tổng quan Tơi nhận thấy phương pháp xạ trị đầy tiềm Trong tiến trình phát triển phương pháp xạ trị đem đến hữu hiệu cao, proton đóng vai trò quan trọng, đem đến phân phát liều cao, xác, tối ưu hóa gây ảnh hưởng đến mơ lành xung quanh - Về sở vật lý y khoa • Liều lối vào thấp • Bỏ lại liều cực đại độ sâu xác định – đỉnh Bragg • Liều vùng ngoại biên suy giảm nhanh chóng • Điều biến lượng ( mở rộng đỉnh Bragg – SOBP) • Trực tiếp ion hóa phá hủy phân tử sinh học cấu tạo tế bào - Hệ thống xạ trị: cho nhìn tổng quan khu xạ trị proton, chức hệ thống, kỹ thuật áp dụng vào phân bố chùm tia cho xạ trị Từ phần đánh giá khả áp dụng xạ trị proton Việt Nam - Về quy trình xạ trị proton: giúp cho có mong muốn tìm hiểu rõ quy trình điều trị ung thư tia xạ Một quy trình tiến hành nhanh gọn khơng nhiều thời gian bệnh nhân, thời gian xạ ngắn Tuy nhiên kỹ thuật xạ trị phức tạp, đòi hỏi chun gia có hiểu biết sâu sắc đồng thời vấn đề chi phí xây dựng, giá thành cho ca điều trị cao, nên phương pháp chủ yếu phát triển đưa vào sử dụng nước phát triển, có tiềm kinh tế kỹ thuật cao như: Nhật Bản, Mỹ, Đức, Thụy Sĩ,… Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 52 Bên cạnh phương pháp xạ trị IMRT- điều biến cường độ chùm photon cho phân bố liều vào xạ trị cao xạ trị proton Hiện giới người ta tìm kiếm nghiên cứu phương pháp xạ trị hữu hiệu nhất, đem đến hiệu xạ trị cao Ví dụ như: xạ trị phản hạt proton, IMPT – điều biến cường độ chùm proton với mong muốn mang lại phân bố liều lượng xạ vào khối u tốt nhất, xạ trị ion nặng, BNCT(neutron tương tác với hạt nhân B10 sản sinh hạt alpha mang lượng tiêu diệt khối bướu) hay xạ trị proton kết hợp với IMRT Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.TS Nguyễn Đức Thuận ThS Nguyễn Thái Hà (2006), Y học hạt nhân kỹ thuật xạ trị, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội [2] PGS.TS Châu Văn Tạo (2004), An tồn xạ ion hóa, Nhà xuất đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Tiếng Anh [3] Larsson B (1961), Pre- therapautic physical experiments with high energy protons, Br J radiol Phys [4] Arlene J.Lennox (1993), Overview of Accelerator in Medicine, Particle accelerator conference [5] Petti P (1991), Differential Pencil – beam dose calculations for charged particles, Med Phys 19,137 [6] E.B Podgorsak (2005), Radiation Oncology Physics: A handbook for teachers and students, IAEA [7] Wioletta Wieszycka & Waldemar H Scharf, Proton radiotherapy accelerators, Warsaw University of Technology, Poland [8] J.F.Ziehler (1999), The stopping and range of ions in matter, J.Appl.Phys [9] http://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/PSTAR.html [10] http://www.proton-therapy.org Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh [...]... I: Tổng Quan Chương I: Cơ sở áp dụng proton vào xạ trị Chương II: Ngun tắc chung của xạ trị Phần II: Tổng quan xạ trị proton Chương III: Xạ trị proton Với những tìm hiểu tổng quan như trên tơi hy vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích cho những ai có mong muốn tìm hiểu về xạ trị proton Tơi rất mong muốn trong tương lai khơng xa ở Việt Nam cũng sẽ có trung tâm xạ trị proton phục vụ tốt cho nhu cầu chữa trị. .. trị cấp liều xạ kiểm tra chùm tia trước khi xạ trị lập kế hoạch xạ trị đúc khối chì che chắn Hình 2.4: Quy trình xạ trị tổng qt 2.2.1 Chỉ định xạ trị Từ các thơng tin chẩn đốn, dữ liệu bệnh nhân thu thập được và u cầu điều trị một kế hoạch xạ trị cụ thể sẽ được chỉ định cho từng bệnh nhân như: Quy trình xạ trị bằng máy gia tốc thẳng, Gammaknife, Xknife… 2.2.2 Mơ phỏng Mơ phỏng xạ trị là q trình sử dụng... chùm tia chiếu xạ, các thiết bị và các cơng việc liên quan đến kế hoạch xạ Tiến hành cấp liều xạ trị cho bệnh nhân là sử dụng một máy chiếu xạ (Gammaknife, Xknife, máy gia tốc thẳng…) để chiếu chùm tia xạ vào bệnh nhân theo đúng kế hoạch xạ đã chỉ định Khóa Luận Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 32 CHƯƠNG 3 XẠ TRỊ PROTON 3.1 Khái niệm xạ trị proton Xạ trị proton là kỹ thuật xạ trị nơi mà năng... nay đã tạo điều kiện thuận lợi để đưa proton vào điều trị bệnh tật Xạ trò proton để được chính xác và hữu hiệu cần có sự kết hợp chặt chẽ giữa các bác só và kỹ sư vật lí để thiết lập nên một kế hoạch xạ trò tối ưu Với mong muốn có một tìm hiểu tổng quát nhất về cơ sở ứng dụng proton vào điều trị ung thư, hệ thống xạ trị proton và một quy trình xạ trò proton tổng quan nhất tôi chọn đề tài này làm khóa... liều xạ cao 70-250 Cyclot Trò tốt các Liều tập Chi phí MeV ron bướu nằm trung cao tại điều trò hoặc sâu và gần bướu Ít ảnh cao Synchr các cơ hưởng các Kỹ thuật otron quan quý mô lành phức tạp SVTH: Nguyễn Thị Hạnh Trang 30 2.2 Quy trình chung cho xạ trị Một quy trình xạ trị thường gồm 4 giai đoạn chính: chỉ định xạ trị, mơ phỏng, lập kế hoạch xạ, và tiến hành cấp liều xạ chỉ định xạ trị mơ phỏng xạ trị. .. pháp xạ trị [1] Kỹ thuật xạ trị đã được áp dụng rất sớm từ khi phát hiện ra tia X Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay hơn 50% số bệnh đã được điều trị bằng tia xạ trong đó chủ yếu là ung thư Có nhiều phương pháp để phân loại các phương pháp xạ trị Theo cách bố trí nguồn và cách điều trị người ta chia xạ trị ra thành ba phương pháp cơ bản 2.1.1.1 Xạ trị bằng chùm tia ngồi hay Xạ trị. .. bình Ứng dụng p- Synchrotron 70-250 MeV 20-40 nA Xạ trị proton Cyclotron 70-185 MeV 20-40 nA Xạ trị proton Proton Linac 70-250 MeV 10-270 nA Xạ trị proton 70-250 MeV 10-40 μA 1.2 Proton tương tác với mơi trường vật chất Proton đi vào mơi trường vật chất và bỏ lại năng lượng theo nhiều cách khác nhau 1.2.1 Proton tương tác với electron ngun tử mơi trường Proton mất phần lớn năng lượng thơng qua một số lớn... phỏng xạ trị là q trình sử dụng một máy mơ phỏng xạ trị để bước đầu khảo sát khối bướu và các chùm tia mơ phỏng xạ trị Máy mơ phỏng xạ trị có thể là máy mơ phỏng quy ước hai chiều (Conventional Simulator) hoặc máy mơ phỏng ba chiều (CT simulator) 2.2.3 Lập kế hoạch xạ trị Lập kế hoạch xạ trị là tìm ra một cấu hình chiếu xạ tối ưu cho bệnh nhân Một chương trình máy tính chun dụng được sử dụng kết hợp với... Trang 20 proton proton trực tiếp phá hủy chuỗi ADN chuỗi ADN phá hủy khơng thề sửa chữa Hình 1.8: Bức xạ proton ion hóa phá hủy AND 1.4 Cơ sở sử dụng proton trong xạ trị [3] Proton có một số đặc trưng thuận lợi có thể ứng dụng vào xạ trị tiêu diệt tế bào ung thư 1.4.1 Cơ sở vật lý Proton gia tăng tích lũy năng lượng với một khoảng cách xun sâu dẫn đến một cực đại liều gần cuối qng chạy của proton gọi... bào lành 3.1.1 Đặc điểm xạ trị proton • Xạ trị ngồi: Một Cyclotron và Synchrotron dùng gia tốc proton sau đó thơng qua một hệ thống dịch chuyển chùm tia proton được đưa tới từng phòng điều trị riêng rẽ - nơi mà chúng được sử dụng để tiêu diệt tế bào ung thư • Xạ trị tại chỗ: Chỉ dùng để điều trị được các khối bướu nằm giới hạn tại một nơi trong cơ thể Khơng phù hợp để điều trị các khối bướu đã di căn, ... dụng proton vào xạ trị Chương II: Ngun tắc chung xạ trị Phần II: Tổng quan xạ trị proton Chương III: Xạ trị proton Với tìm hiểu tổng quan tơi hy vọng tài liệu hữu ích cho có mong muốn tìm hiểu xạ. .. hành cấp liều xạ định xạ trị mơ xạ trị cấp liều xạ kiểm tra chùm tia trước xạ trị lập kế hoạch xạ trị đúc khối chì che chắn Hình 2.4: Quy trình xạ trị tổng qt 2.2.1 Chỉ định xạ trị Từ thơng tin... CHUNG CỦA XẠ TRỊ………………… ………24 2.1 Khái niệm xạ trị 24 2.1.1 Các phương pháp xạ trị [1] 24 2.1.1.1 Xạ trị chùm tia ngồi hay Xạ trị ngồi .24 2.1.1.2 Xạ trị nguồn phóng xạ kín