Xây dựng quy trình lập kế hoạch xạ trị theo kỹ thuật VMAT trên phần mềm Monaco cho máy Elekta Infinity”

Để hoàn thành bài báo cáo thực tập này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành vàsâu sắc tới TS. Trần Kim Tuấn . Thầy đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo và hƣớng dẫn tôitrong suốt thời gian học chuyên ngành cũng nhƣ tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện bàibáo cáo này.Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tất cả các Thầy Cô trong Viện Kỹ thuật Hạt nhân Vật lý Môi trƣờng đã tận tình giảng dạy, hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình học đạihọc.Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Đốc và toàn thể cán bộ nhân viênBệnh viện K đã tạo mọi điều kiện cũng nhƣ chỉ bảo nhiệt tình cho tôi trong quá trìnhtìm hiểu những kiến thức về máy gia tốc tuyến tính Elekta Infinity, phần mềm Monacovà kỹ thuật xạ trị VMAT tại bệnh viện.Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến KS. Nguyễn Hà Quang đã giúp tôi lựa chọnđề tài, tận tình hƣớng dẫn, luôn nhắc nhở và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đợt thực tập. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới tập thể các bác sĩ, kỹ sƣ, kỹ thuật viên tại Khoa xạ trị Bệnh viện K cơ sở Tân Triều đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi tìm hiểu và sử dụng phần mềm trong quá trình lập kế hoạch xạ trị tại Bệnh viện.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ 6

DANH MỤC BẢNG 8

LỜI NÓI ĐẦU 9

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ 12

Khái niệm xạ trị 12

1.1 Cơ sở xạ trị ung thư 16

1.2 1.2.1 Cơ sở vật lý 16

1.2.2 Cơ sở sinh học 19

CHƯƠNG II:XẠ TRỊ TRÊN MÁY LINAC VÀ KỸ THUẬT VMAT 22

2.1 Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc dùng trong xạ trị 22

2.2 Kỹ thuật xạ trị điều biến liều theo cung 29

2.3 Nguyên lý của VMAT 31

2.3.1 Nguyên lý điều biến cường độ chùm tia 37

2.3.2 Nguyên lý cấp liều theo cung 40

2.3.3 Mô hình tối ưu hóa VMAT 42

2.4 Ưu – nhược điểm của VMAT 48

CHƯƠNG III: QUY TRÌNH LẬP KẾ HOẠCH THEO KỸ THUẬT VMAT BẰNG PHẦN MỀM MONACO 50

3.1 Phần mềm Monaco 54

3.2 Mô phỏng dữ liệu bệnh nhân 56

3.3 Xác định thể tích điều trị 64

3.4 Xác lập trường chiếu 68

3.4.1 Chọn mức năng lượng 68

3.4.2 Thiết lập beam và arc 70

3.5 Chỉ định liều và phân liều 71

3.6 Tối ưu hóa liều 74

3.7 Tính liều: 78

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ LẬP KẾ HOẠCH THEO KỸ THUẬT VMAT 81

KẾT LUẬN 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài báo cáo thực tập này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS Trần Kim Tuấn Thầy đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học chuyên ngành cũng như tạo mọi điều kiện cho tôi thực hiện bài báo cáo này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tất cả các Thầy Cô trong Viện Kỹ thuật Hạt nhân & Vật lý Môi trường đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học đại học

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Đốc và toàn thể cán bộ nhân viên Bệnh viện K đã tạo mọi điều kiện cũng như chỉ bảo nhiệt tình cho tôi trong quá trình tìm hiểu những kiến thức về máy gia tốc tuyến tính Elekta Infinity, phần mềm Monaco

và kỹ thuật xạ trị VMAT tại bệnh viện

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến KS Nguyễn Hà Quang đã giúp tôi lựa chọn

đề tài, tận tình hướng dẫn, luôn nhắc nhở và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đợt thực tập Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới tập thể các bác sĩ, kỹ sư, kỹ thuật viên tại Khoa xạ trị - Bệnh viện K cơ sở Tân Triều đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi tìm hiểu và sử dụng phần mềm trong quá trình lập kế hoạch xạ trị tại Bệnh viện

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Gia đình và các bạn lớp Kỹ thuật Hạt nhân - K57 đã động viên tinh thần, khích lệ và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và hoàn thành thực tập

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Thanh Hồng

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

3D-CRT Three Dimension Conformal

Radiation Therapy Xạ trị tương thích ba chiều 4D-RT Four Dimension RadioTherapy Xạ trị bốn chiều

AAPM American Association of Physicists

AFC Automatic Frequency Control Bộ điều chỉnh tần số tự

động

CT Computed Tomography Chụp cắt lớp vi tính

CTV Clinical Target Volume Thể tích bia lâm sàng DRR Digitally Reconstructed Radiograph Ảnh tái tạo số

DVH Dose Volume Histogram Biểu đồ phân bố liều thể

tích EPID Electronic Portal Imaging Devices Cổng thiết bị thu nhận

hình ảnh FFF Flattened Filter Free Chùm bức xạ không phẳng GTV Gross Target Volume Thể tích khối u thô

IAEA International Atomic Energy Agency Cơ quan Năng lượng

nguyên tử quốc tế ICRU International Commission on

Radiation Unit

Ủy ban quốc tế về đơn vị

đo lường phóng xạ IGRT Image Guide Radiotherapy Xạ trị theo sự chỉ dẫn hình

ảnh IMRT Intensity Modulated Radiation

ITV Interner Target Volume Thể tích bia nội tại

LINAC Linear Accelerator Máy gia tốc tuyến tính xạ

trị

MLC Multi-leaf Collimator Hệ chuẩn trực đa lá

nguy cơ nhận liều cao

PTV Planning Target Volume Thể tích bia lập kế hoạch PRV Planning Organ at Risk Volume Thể tích các cơ quan nguy

cấp lập kế hoạch

RO Radiotherapy Oncologist Bác sĩ xạ trị ung thƣ

RTT Radiation treatment Technician Kỹ thuật viên xạ trị

RVR Remaining Volume at Risk Thể tích nguy cấp còn lại TPS Treatmeant Planning System Hệ thống lập kế hoạch xạ

trị SAD Source to Axis Distance Khoảng cách từ nguồn đến

trục SCD Source-Collimator Distance Khoảng cách nguồn -

collimator SDD Source to Detector Distance Khoảng cách từ nguồn đến

đầu dò SSD Source Surface Distance Khoảng cách từ nguồn đến

bề mặt TERMA Total Energy Released per unit Mass

Tổng năng lƣợng hấp thụ của photon trên đơn vị khối lƣợng

TMR Tissue Maximum Ratio Tỷ số liều cao mô

VMAT Volumetric Modulated Arc Therapy Xạ trị điều biến thể tích

cung tròn

DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 : Tỷ lệ điều trị ung thư bằng các phương pháp khác nhau tại Việt Nam

Hình 1.2 : Mô tả hiệu ứng quang điện

Hình 1.3: Mô tả tán xạ Compton

Hình 1.4: Mô tả hiệu ứng tạo cặp

Hình 1.5: Đồ thị các loại tương tác của photon theo năng lượng

Hình 1.6: Sơ đồ tác động của bức xạ lên tế bào

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của máy gia tốc tuyến tính

Hình 2.2: Thông số hình học giữa nguồn và thể tích điều trị

Hình 2.3: Minh họa kỹ thuật IMRT

Hình 2.4: Hệ thống MLC

Hình 2.5: Sự thay đổi liều theo độ sâu trong mô

Hình 2.6: Mô tả trường chiếu

Hình 2.7: Sắp xếp các cung trong VMAT

Hình 2.8: Phân chia beamlet trong kỹ thuật VMAT

Hình 2.9: Phân đoạn trường chiếu (segment)

Hình 2.10: Sắp xếp các điểm kiểm soát trên một cung

Hình 2.11: Chia voxel thể tích điều trị

Hình 2.12: Hệ thống MLC

Hình 2.13: Mô tả lọc nêm vật lý và lọc nêm động

Hình 2.14: Mô tả các điểm kiểm soát dọc theo cung điều trị khi tính liều

Hình 2.15: Quy trình cấp liều theo cung và chuyển động của MLC trong VMAT

Hình 2.16: Sơ đồ xử lý tính liều và tối ưu hóa liều trong một máy tính

Hình 2.17: Mô hình tính liều đối với kỹ thuật VMAT

Hình 3.1: Phương pháp lập kế hoạch ngược

Hình 3.2: Công cụ hỗ trợ lập kế hoạch xạ trị trong Monaco

Hình 3.3: Giao diện Monaco khi lập kế hoạch VMAT

Hình 3.4: Mô tả cách cố định tư thế bệnh nhân trong mô phỏng, bệnh nhân đầu-cổ Hình 3.5: Hệ thống mô phỏng chụp cắt lớp

Hình 3.6: Sơ đồ khối quy trình mô phỏng chụp cắt lớp trong hệ thống TPS

Hình 3.7: Định nghĩa các thể tích cần quan tâm khi lập kế hoạch xạ trị

Hình 3.8: Phân bố liều theo hình dạng MLC

Hình 3.9: Tạo hình các phân đoạn trong Monaco

Hình 4.1: So sánh độ bao phủ trong PTV của VMAT và IMRT

Hình 4.2: So sánh liều tại các tổ chức nguy cấp

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Năng lượng và chu kỳ bán rã của một số nguồn phóng xạ sử dụng trong xạ trị áp sát

Bảng 1.2: Tương tác của Photon theo năng lượng

Bảng 2.1: Đặc tính của máy Elekta Infinity dùng trong điều trị

Bảng 2.2: Đặc điểm MLC của hãng Elekta Infinity

Bảng 3.1: Ngưỡng liều dung nạp của một số cơ quan

Bảng 3.2: Chỉ định liều cho một số cơ quan

Bảng 4.1: Mô tả bệnh nhân áp dụng quy trình lập kế hoạch xạ trị theo kỹ thuật VMAT Bảng 4.2: So sánh chỉ số CI, HI, lượng MU và thời gian điều trị khi dùng kỹ thuật VMAT với khi dùng kỹ thuật IMRT

Bảng 4.3: So sánh độ bao phủ trong PTV của VMAT và IMRT

Bảng 4.4: So sánh liều ở OAR

LỜI NÓI ĐẦU

Ở Việt Nam hiện nay, xạ trị đã được sử dụng đơn thuần hoặc cùng với các phương pháp điều trị ung thư khác, chẳng hạn như phẫu thuật hay hóa trị Ví dụ, một bệnh nhân có thể được điều trị bệnh ung thư bằng phương pháp phẫu thuật hoặc phương pháp hóa trị Sau đó, để tiến trình điều trị được tốt hơn, có thể chỉ định với tia

xạ thêm Sau khi phẫu thuật hoặc hóa trị, bác sĩ có thể sử dụng tia xạ để tiêu diệt bất

kỳ phần còn lại các tế bào ung thư và ngăn chặn nguy cơ tái phát ung thư (điều này còn được gọi là liệu pháp bổ trợ)

Lĩnh vực xạ trị tại bệnh viện K đã có những sự phát triển đáng ghi nhận và đã đóng góp rất nhiều những phương pháp điều trị ung thư tiên tiến trên thế giới vào triểu khai ứng dụng thành công Cải tiến lớn trong các thiết bị điều trị tia xạ đã giúp các nhà lâm sàng có thể chỉ định liều lượng cao đến các tế bào ung thư trong khi vẫn có thể quyết liệt làm giảm liều lượng xạ phải nhận của các mô khỏe mạnh Những cải tiến này

đã dẫn đến kiểm soát khối u có kết quả tốt hơn và giảm đáng kể các biến chứng sau điều trị (do độc tích của tia xạ gây ra) Các tác dụng phụ thường được giới hạn trong khu vực đang được điều trị và tế bào lành hầu như luôn luôn phục hồi sau khi điều trị được hoàn tất Nhìn chung, trong thập kỷ qua xạ trị đã trở thành một phương pháp điều trị ung thư an toàn và hiệu quả cao

Đây chính là một trong những động lực chính để Bênh Viện K đầy mạnh đầu tư mua sắm thiết bị xạ trị hiện đại, nhằm triển khai ứng dụng các kỹ thuật xạ trị mới ưu việt để giúp nâng cao chất lượng phục vụ người bệnh đến khám và điều trị tại bệnh viện

Một trong dự án mới nhất là dự án BT - 06, lắp đặt triển khai máy Elekta Infinity của hãng Elekta sẽ đưa vào sử dụng vào cuối tháng 5 năm 2017 Đây là thế hệ máy gia tốc tuyến tính sự dụng trong y tế hiện đại nhất tại Việt Nam tính tại thời điểm này

Theo kế hoạch, bệnh viện sẽ triển khai kỹ thuật xạ trị VMAT trên máy mới Kỹ thuật

xạ trị VMAT hiện được biết đến như là một trong những kỹ thuật xạ trị đáp ứng cao nhất những yêu cầu mà các bác sĩ đặt ra Tuy nhiên kỹ thuật xạ trị VMAT cũng như máy Elekta Infinity còn khá mới mẻ ở Việt Nam Do đó, trong đợt thực tập tốt nghiệp

tại bệnh viện K, tôi chọn đề tài: “Xây dựng quy trình lập kế hoạch xạ trị theo kỹ thuật

VMAT trên phần mềm Monaco cho máy Elekta Infinity”

Việc nghiên cứu tìm hiểu này giúp tôi tiếp cận gần hơn với lĩnh vữc xạ trị chuyên sâu và tương đối mới mẻ tại Việt Nam Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu tìm hiểu kỹ thuật xạ trị VMAT và ứng dụng của kỹ thuật VMAT trong xạ trị lâm sàng Đồng thời xây dựng quy trình lập kế hoạch xạ trị theo kỹ thuật VMAT có thể ứng dụng vào thực tế xạ trị tại các cơ sở xạ trị

Với mục tiêu trên, bài báo cáo được chia thành 04 phần như sau:

Chương I: Tổng quan về xạ trị ung thư

Trình bày tổng quan về xạ trị (khái niệm, mục tiêu, cơ sở vật lý và cơ sở sinh học của xạ trị ung thư)

Chương II: Xạ trị bằng máy LINAC và kỹ thuật VMAT

Khái quát cơ sở của xạ trị bằng máy gia tốc tuyến tính và tổng thể sự phát triển của xạ trị trong thời gian gần đây, trình bày nguyên lý điều biến cường độ và cấp liều theo cung, thuật toán tối ưu hóa cho kỹ thuật xạ trị VMAT, nhận định ưu-nhược điểm của kỹ thuật VMAT

Chương III: : Quy trình lập kế hoạch xạ trị theo kỹ thuật VMAT trên phần mềm Monaco

Giới thiệu các hàm chức năng hỗ trợ lập kế hoạch xạ trị trong Monaco đồng thời xây dựng quy trình lập kế hoạch xạ trị theo kỹ thuật VMAT kèm theo các lưu ý khi lập

kế hoạch cũng như chỉ định liều cho các tổ chức cần lưu tâm

Chương IV: Kết quả

Trình bày kết quả kế hoạch VMAT lập được đối với 5 bệnh nhân điều trị tại bệnh viện K đồng thời so sánh chất lượng kế hoạch xạ trị theo kỹ thuật VMAT so với kỹ thuật IMRT

Các nội dung trên sẽ được trình bày cụ thể trong bản đồ án sau đây

Một trong số những phương pháp điều trị phổ biến được chỉ định cho bệnh nhân mắc bệnh ung thư là “xạ trị” Xạ trị là phương thức điều trị ung thư bằng cách sử dụng

bức xạ ion hóa năng luợng cao hoặc thấp để tiêu diệt khối u

Vai trò nổi bật của xạ trị là:

 Đối với ung thư giai đoạn sớm, bức xạ ion hoá cho thấy khả năng điều trị khỏi tương tự như phẫu thuật, thậm chí trong một số trường hợp, xạ trị còn tỏ ra ưu việt hơn phẫu thuật do nó ít gây tổn thương và không làm rối loạn chức năng

của cơ quan và tổ chức lân cận

 Xạ trị có thể điều trị được một số bệnh ung thư mà các phương pháp khác không

có khả năng can thiệp hoặc can thiệp gây ảnh hưởng nặng nề hoặc làm mất chức năng của các tổ chức lành xung quanh như ung thư vòm họng Đồng thời giúp

giảm đau, giảm chèn ép do khối u quá lớn

 Xạ trị không gây độc toàn thân, không gây nên những biến chứng cấp tính đe

doạ tính mạng của người bệnh

Mục tiêu của xạ trị:

 Xạ trị tận gốc: Xạ trị đơn thuần hoặc kết hợp với các phương pháp điều trị khác, nhằm mục đích tiêu diệt hoàn toàn khối ung thư Tất cả các kỹ thuật điều trị bằng tia xạ đều nhằm đạt được liều lượng tối đa tại khối u và giảm thiểu liều tới

các mô lành xung quanh

 Xạ trị dự phòng: Mục đích là để phòng ngừa tái phát hoặc di căn sau phẫu

thuật, sau hoá trị Liều 30 - 60Gy

Hình 1.1: Tỷ lệ điều trị ung thư bằng các phương pháp khác nhau tại Việt Nam

 Xạ trị hỗ trợ: Xạ trị hỗ trợ nhằm giảm thể tích khối u, biến ung thư ở giai đoạn

không mổ được thành mổ được, hoặc hỗ trợ cho hoá trị đạt hiệu quả

 Liều không quá 45Gy

 Xạ trị tạm thời, điều trị giảm nhẹ triệu chứng:

o Giảm đau (antalgic) trong ung thư di căn xương, gan

o Giảm áp (decompressive) trong ung thư di căn não, tuỷ sống, trung thất,

chèn ép tĩnh mạch chủ

o Cầm máu trong chảy máu do ung thư vòm họng, amidal, bàng quang, tử

cung,

o Giảm thể tích khối u, giảm chèn ép nhằm tạo sự thoải mái cho bệnh nhân

ở giai đoạn cuối hoặc bệnh nhân tuổi quá cao, bệnh nhân mắc các bệnh lý

khác mà các biện pháp điều trị khác không thể thực hiện được [1],[2],[5]

Trong quá trình hình thành và phát triển, đã có nhiều phương pháp xạ trị khác nhau được ứng dụng Xạ trị có thể được tiến hành theo 3 phương pháp chính là xạ trị

ngoài, xạ trị áp sát, và xạ trị đồng vị phóng xạ Trong số 3 phương pháp xạ trị này thì phương pháp xạ trị ngoài (hay xạ trị nguồn ngoài) là phổ biến nhất

Xạ trị ngoài (hay xạ trị từ xa) là phương pháp sử dụng máy hoặc thiết bị phát

bức xạ (máy phát tia X, máy xạ trị Cobalt-60, máy gia tốc tuyến tính,…) để hướng chùm bức xạ năng lượng cao vào khối u đã được xác định theo các trường điều trị nhất định

Các thiết bị xạ trị ngoài được sử dụng có nhiều loại:

- Các máy phát tia-X năng lượng 150 kV và 300 kV chủ yếu điều trị ung thư da

Hiện nay, tại các cơ sở y tế lâm sàng thường sử dụng các máy gia tốc tuyến tính

xạ trị LINAC phát chùm tia photon và electron, có thể điều trị hiệu quả hầu hết các loại khối u [6]

Xạ trị áp sát là kỹ thuật xạ trị mà khoảng cách giữa nguồn phóng xạ và các tế bào

ung thư là rất nhỏ Nguồn bức xạ được đưa vào cơ thể gần chỗ bị ung thư Trước đây,

xạ trị áp sát thường sử dụng nguồn Radium hoặc Radon, hiện nay các nguồn đồng vị phóng xạ nhân tạo như 137Cs, 192Ir, 198 Au, 125I, 103Pd đang được sử dụng nhiều

Xạ trị áp sát ngày càng phát triển với các kỹ thuật mới nhờ sự ra đời của các đồng vị phóng xạ nhân tạo, các thiết bị nạp nguồn sau (afterloading) và các thiết bị điều khiển

tự động từ xa để hạn chế và kiểm soát sự tiếp xúc của nhân viên với các nguồn phóng

xạ hoạt độ cao Mặc dù chùm electron thường được sử dụng để thay thế cho việc cấy

ghép kẽ, nhưng xạ trị áp sát vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc điều trị cả khi áp dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với xạ trị chùm tia ngoài Bảng 1.1 đưa ra đặc điểm một số loại nguồn dùng trong xạ trị áp sát [6]

Bảng 1 : Năng lượng và chu kỳ bán rã của một số nguồn phóng xạ

so với trên mô lành

Phương pháp xạ trị đồng vị phóng xạ đã được sử dụng cách đây hơn 50 năm, hiện các ứng dụng mới vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu Trong một số trường hợp,

phương pháp này phát được một liều chiếu xạ trong đến mô đích có chọn lọc cao hơn

so với phương pháp xạ trị chùm tia ngoài, dễ sử dụng và có tương đối ít hiệu ứng phụ Trên thực tế hiện nay, xạ trị trong điều trị ung thư chủ yếu là xạ trị ngoài Đồ án này sẽ tập trung đề cập đến xạ trị ngoài với việc sử dụng chùm photon phát ra từ máy gia tốc tuyến tính xạ trị LINAC Do đó, để thuận tiện, từ đây khi nói đến xạ trị thì sẽ được hiểu là xạ trị ngoài [6]

Cơ sở xạ trị ung thư

1.2.

1.2.1 Cơ sở vật lý

Trong tương tác của các bức xạ với vật chất có tương tác giữa electron, hạt nặng mang điện và photon với vật chất Vì trong khóa luận này ta dùng chùm photon để điều trị nên việc tìm hiểu cơ bản lý thuyết về tương tác giữa photon với vật chất là cần thiết

Có 3 kiểu tương tác chính của photon: hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton, hiệu ứng sinh cặp.[1], [4], [6]

Hiệu ứng quang điện xảy ra khi một photon được hấp thụ hoàn toàn và một

quang electron bứt ra khỏi nguyên tử Chỗ trống trong vỏ nguyên tử nhanh chóng bị lấp bởi electron từ lớp trên nên xuất hiện một vài tia X đặc trưng hay electron Auger (Hình 1.2) Trong đa số trường hợp, photon của tia X đặc trưng sẽ bị hấp thụ trong vùng lân cận do nó gây ra một hiệu ứng quang điện khác.[4], [6]

Tán xạ Compton, còn gọi là tán xạ không kết hợp, photon va chạm và giải

phóng một electron liên kết yếu với hạt nhân Photon truyền một phần năng lượng

cho electron và bị lệch khỏi phương ban đầu một góc (Hình 1.3)

Hình 1.2: Mô tả hiệu ứng quang điện

Hình 1.3: Mô tả tán xạ Compton

Hiệu ứng tạo cặp là việc photon biến mất trong trường Coulomb của hạt nhân và

một cặp electron – positron xuất hiện, chỉ xảy ra khi năng lượng lớn hơn 1,022 MeV Electron và positron mất dần động năng do ion hóa và kích thích, cho đến khi dừng lại Đối với positron, khi đó sẽ xảy ra sự hủy cặp do nó kết hợp với một electron tự

do và cả hai biến mất, 2 photon phát ra, mỗi photon có năng lượng khoảng 0,511 MeV,

bay ra theo hai hướng ngược nhau (Hình 1.4) [4], [6]

Hình 1.4: Mô tả hiệu ứng tạo cặp

Đối với mỗi mức năng lượng của photon tới khác nhau, loại tương tác đặc trưng cũng khác nhau Phân loại tương tác của photon theo năng lượng được cho trong bảng 1.2 và hình 1.5

Bảng 1.2: Phân loại tương tác theo năng lượng photon tới [6]

Năng lượng photon Vai trò của tương tác

60 keV đến 100 keV Hiệu ứng quang điện , tán xạ Compton

100 keV đến 1.022 MeV Tán xạ Compton là chủ yếu

1.022 MeV đến 10 MeV Hiệu ứng tạo cặp là chủ yếu

Năng lượng rất lớn Phản ứng hạt nhân

Hình 1.5: Đồ thị các loại tương tác của photon theo năng lượng

1.2.2 Cơ sở sinh học

Năm 1943, Albert Bechem đã đưa ra "Các nguyên tắc liều lượng Radium và tia X", đây được xem là cơ sở sinh học phóng xạ trong điều trị Khi bức xạ tác dụng lên cơ thể sống, chủ yếu gây ra hiện tượng ion hoá, các cặp ion được tạo ra có khả năng phá hoại cấu trúc phân tử của các tế bào, làm cho tế bào bị biến đổi hay bị tiêu diệt.Tác động của bức xạ tới tế bào có thể là trực tiếp, có thể là gián tiếp qua các gốc tự do Trong tế bào, phần bào tương ít mẫn cảm với phóng xạ, ngược lại nhân tế bào mà đặc biệt là axit nucleic (ADN) rất nhạy cảm với phóng xạ Các bức xạ ion hoá tác động lên

tế bào theo nguyên tắc được chỉ ra ở hình 1.6 [4], [5], [6]

Hình 1.6: Sơ đồ tác động của bức xạ lên tế bào [2]

 Vùng tế bào có tỷ lệ tưới máu lớn hơn sẽ nhạy cảm với tia xạ hơn

 Tế bào không biệt hoá nhạy cảm với tia xạ hơn tế bào biệt hoá

 Tế bào lành ít nhạy cảm với tia xạ nhất và ngược lại khả năng phục hồi cao

hơn tế bào ung thư

Dựa vào đặc điểm của quá trình phân bào và các điểm kiểm soát khi các bất thường trên DNA không sửa chữa được thì tế bào sẽ chết đi, ta sẽ dùng một tác nhân nào đó làm biển đổi cấu trúc DNA của tế bào ung thư Và như vậy, các tế bào ung thư này dần dần sẽ bị chết đi Một đặc điểm nữa của tế bào ung thư đó là nhạy cảm với các tia bức xạ và hóa chất hơn các tế bào khỏe mạnh bình thường Điều này có nghĩa là các

tế bào ung thư rất “yếu” trong cơ chế sửa chữa những sai hỏng trên DNA so với các tế bào bình thường Khi được chiếu xạ một liều lượng một cách thích hợp thì sẽ tiêu diệt được các khối u này, nhưng vẫn đảm bảo cho các tế bào lành có thể phục hồi Việc này

được thực hiện bằng cách chia cả quá trình điều trị thành nhiều phân đoạn chiếu Điều này đảm bảo đủ về liều lượng tới khối u, nhưng vẫn dành một khoảng thời gian để cho phép các tế bào lành hồi phục hoàn toàn

Dựa trên những đặc điểm và phản ứng của tế bào với tia xạ cũng như mục tiêu, cơ

sở của xạ trị ung thư, một số kỹ thuật ung thư đã được tiếp cận và ngày càng phát triển

ưu việt hơn Một trong số các kỹ thuật tiên tiến phải kể đến hiện nay là VMAT Nguyên lý cũng như ứng dụng của kỹ thuật VMAT sẽ được trình bày cụ thể trong các

phần sau của báo cáo

CHƯƠNG II: XẠ TRỊ TRÊN MÁY LINAC VÀ KỸ THUẬT VMAT

Trong vài thập kỷ qua máy gia tốc tuyến tính trong y tế (LINAC ) đã trở thành loại máy chủ yếu sử dụng trong điều trị ung thư bằng bức xạ ion hóa Khác với LINAC

sử dụng cho mục đích nghiên cứu vật lý ở mức năng lượng cao, LINAC trong y tế là loại máy nhỏ gọn có gắn trục quay đồng tâm (isocentric) cho phép chùm bức xạ truyền tới bệnh nhân từ các hướng khác nhau khi điều trị để tập trung liều trong khối u và giảm thiểu liều vào các mô lành càng nhiều càng tốt LINAC trong y tế là các máy gia tốc sử dụng trường vi sóng (RF) tăng tốc electron theo chu kỳ để có năng lượng ở dạng động năng từ 4 MeV đến 25 Trong một máy gia tốc tuyến tính electron được tăng tốc theo quỹ đạo thẳng trong ống dẫn sóng Các electron chuyển động trên quỹ đạo giống nhau, động năng được tăng thêm gấp nhiều lần; do đó, LINAC cũng được xếp vào cùng loại với máy gia tốc theo chu kỳ giống như các máy gia tốc quỹ đạo tròn (cyclic) tạo ra các đường cong gia tốc cho hạt (ví dụ, betatron và cyclotron) Một số máy chỉ cung cấp 01 chùm tia photon năng lượng trong khoảng megavoltage thấp (4 MV hay 6 MV).Một số khác cung cấp cả chùm photon và chùm electron ở mức năng lượng megavoltage khác nhau Các máy gia tốc tuyến tính điển hình hiện nay sẽ cung cấp hai nguồn năng lượng photon (ví dụ, 6 MV và 15 MV) và một số chùm electron năng lượng trong phạm vi từ 4 MeV đến 22 MeV [3], [6],

2.1 Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc dùng trong xạ trị

Ban đầu, các electron được sinh ra do bức xạ nhiệt từ súng điện tử, do Catôt được nung nóng Có hai loại súng điện tử đang được sử dụng là diode và triode Các electron sinh ra từ súng điện từ được điều chế thành các xung sau đó được phun vào buồng gia tốc

Buồng gia tốc có dạng cấu trúc dẫn sóng ở đó năng lượng cung cấp cho electron được lấy từ bộ phát sóng siêu cao tần với tần số khoảng 3000 MHz Bức xạ vi sóng phát ra dưới dạng sung ngắn Các bức xạ này được tạo ra bởi các bộ phát tần số vi

sóng, đó là các “van” magnetron hoặc klystron Klystron thường được dùng với các máy gia tốc năng lượng cao với năng lượng đỉnh là ≥5MW để gia tốc điện tử Các electron được phun vào ống dẫn sóng sao cho đồng bộ với xung của bức xạ vi sóng để chúng có thể được gia tốc Hệ thống ống dẫn sóng và súng electron được hút chân không nhằm giúp các electron được gia tốc có thể chuyển động trong đó mà không bị

va chạm với nguyên tử khí Có hai cách gia tốc các điện tử: một là gia tốc theo nguyên

lý sóng đứng, hai là gia tốc theo nguyên lý sóng ngang

Chùm electron được gia tốc trong buồng gia tốc có xu hướng phân kỳ và không chuyển động chính xác dọc theo trục Có nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng này Đó

là do lực đẩy Coulomb giữa các electron mang điện tích cùng dấu, do sự lắp ghép không hoàn hảo làm cho cấu trúc ống dẫn sóng không hoàn toàn xuyên tâm, do tác động của điện từ trường ngoài, … Do đó, chùm electron sau khi gia tốc phải được lái một cách chủ động Trước hết sử dụng một điện trường hội tụ đồng trục để hội tụ chùm tia theo quỹ đạo thẳng Sau đó các cuộn lái tia tạo ra từ trường tác dụng lực lên các electron để dẫn chùm tia đi đúng theo hướng ống dẫn sóng từ đó hướng ra ngoài theo đường cong nào đó hoặc được uốn để hướng đến bia tạo tia X Sơ đồ nguyên lý của máy gia tốc tuyến tính dùng trong xạ trị được đưa ra ở hình 2.1

Khi máy gia tốc ở chế độ phát chùm electron thì chùm electron được đưa trực tiếp vào đầu điều trị qua một cửa sổ nhỏ Sau đó được tán xạ trên các lá tán xạ hoặc được một từ trường quét ra trên một diện rộng theo yêu cầu của hình dạng, diện tích trường chiếu trong các trường hợp điều trị cụ thể Chùm tia được tạo hình dạng bằng các bộ lọc phẳng, nêm, collimator sơ cấp, thứ cấp Liều lượng được kiểm soát bằng hệ thống buồng ion hóa (ion chamber) ở cửa ra của đầu điều trị

Còn nếu chế độ phát tia X thì chùm electron đã được gia tốc lại được uốn theo một đường cong đã thiết kế để đập vào bia Chùm electron có động năng lớn xuyên sâu vào bia, tương tác với các nguyên tử vật chất và bị hãm lại, phát ra tia X năng lượng

cao Phổ năng lượng của tia X phát xạ và suất liều bức xạ phụ thuộc vào mức năng lượng của điện tử, số nguyên tử, bề dày bia và chất liệu dùng làm bia Chùm tia X phát

ra cũng được kiểm soát về liều lượng, được định dạng phù hợp [3], [6], [31], [32]

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của một máy gia tốc tuyến tính

Hầu hết các máy gia tốc xạ trị hiện nay đều có cả hai chế độ phát chùm photon và electron Do đó, về cơ khí được chế tạo phù hợp để thay đổi cơ chế từ chế độ này sang chế độ khác một cách linh hoạt Ví dụ như bia tia X có thể đưa ra khi sử dụng chế độ phát tia X và được rút vào khi phát chùm electron Trong quá trình hoạt động, khi hãm chùm electron, bia tia X bị nóng lên, do đó cần có hệ thống làm nguội bằng nước [34] Với mục đích điều trị, máy gia tốc được thiết kế cơ khí chuyển động linh hoạt như cần máy và giường điều trị Các hệ hống này đều được kiểm soát an toàn bằng một

chuỗi khóa liên động điện, cơ khí, nhiệt độ, áp suất và kiểm soát chùm bức xạ với nhau

Dựa theo nguyên lý này các hãng sản xuất sẽ thiết kế các máy gia tốc y tế tùy theo biến thể thương mại mà các máy khác nhau Tuy nhiêu, yếu tố quyết định các biến thể này phụ thuộc vào năng lượng cuối cùng mà chùm điện tử cần được gia tốc mà nhà sản xuất mong muốn đạt tới

MU là một đơn vị tính liều đầu ra cho máy LINAC LINAC đã được hiệu chỉnh để đưa ra liều 1cGy tại khoảng cách SAD là 100cm với độ sâu tương ứng với Dmax, trường chiếu 10x10cm Liều hiệu chỉnh như vậy được gọi là 1 MU [34]

Có hai cách xác định MU, các thông số cũng như cách bố trí hình học của các thông

Sp: hệ số tán xạ Phantom;

DD%: phần trăm liều sâu;

r: kích thước trường collimator;

SCD: khoảng cách từ nguồn đến collimator;

SSD: khoảng cách từ nguồn đến bề mặt da

Hình 2.2: Thông số hình học giữa nguồn và thể tích điều trị [34]

2.2 Máy Elekta Infinity

Máy Elekta Infinity do hãng Elekta sản xuất thuộc thế hệ máy gia tốc thứ 5 với những đặc tính ưu việt trong thiết kế để phục vụ tốt nhất quá trình điều trị Máy có khả năng cấp liều dưới dạng electron và photon ở nhiều mức năng lượng khác nhau Cụ thể dải năng lượng cho từng chế độ phát như sau:

 Chế độ phát electron: 4 MeV đến 22 MeV

 Chế độ phát photon: 4 MV đến 25 MV

Đặc điểm của máy gia tốc Elekta Infinity hỗ trợ cho mục đích xạ trị được trình bày rõ ràng ở bảng 2.1

Bảng 2.1: Đặc tính của máy Elekta Infinity dùng cho xạ trị

STT Đặc điểm máy Elekta Infinity

1 3 chế độ phát photon: 6MV, 15MV, 6MV (FFF)

2 6 mức năng lượng electron: 4, 6, 8, 10, 12, 18 MeV

3 Bộ chuẩn trực 80 cặp lá Agility

4 Kích thước trường chiếu tối đa 40x40(cm)

5 Góc quay của đầu điều trị lên tới 360o

Máy hỗ trợ điều trị theo một số kỹ thuật tiên tiến:

 IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy) : xạ trị điều biến liều

 IGRT (Image Guided Radiation Therapy) : xạ trị dưới sự hướng dẫn của hình ảnh

 VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) : xạ trị điều biến liều theo thể tích cung

 3D-CRT (3D Conformity Radiation Therapy): xạ trị tương thích 3 chiều

2.3 Kỹ thuật xạ trị điều biến liều theo cung

Khái niệm xạ trị ung thư được nhắc đến đầu tiên từ những năm 60 Kể từ khi xuất hiện, xạ trị ung thư đã có nhiều tiến bộ vượt bậc cả về kỹ thuật lẫn chất lượng điều trị Chúng ta có thể tóm lược sự phát triển của xạ trị theo các mốc thời gian:

- Năm 1960: kỹ thuật xạ trị thường quy lần đầu tiên được tiến hành

- Năm 1980: phát triển kỹ thuật xạ trị tương thích 3 chiều 3D-CRT

- Năm 1990: kỹ thuật xạ trị điều biến liều(Intensity Modulated Radiation Therapy – IMRT) ra đời

- Hiện tại: kỹ thuật xạ trị điều biến liều theo cung (Volumetric Modulated Arc Therapy – VMAT)

Kỹ thuật VMAT được phát triển dựa trên kỹ thuật IMRT do đó để hiểu chính xác hơn về kỹ thuật điều biến liều theo cung cần tìm hiểu về kỹ thuật điều biến liều [32]

a Kỹ thuật xạ trị điều biến liều - IMRT

Trường chiếu xạ trị điều biến liều được minh họa trên hình 2.3 với các điểm trong trường chiếu có cường độ bức xạ không đồng đều

Trong kỹ thuật này, sử dụng dụng cụ bù trừ hoặc bằng cách dịch chuyển các lá MLC, trường chiếu được tạo hình dạng tương thích với hình dạng khối u, có phân bố cường độ không đồng nhất và được tính toán để điều biến một cách thích hợp

IMRT có thể cho sự phân bố đồng liều tương đối tốt Tuy nhiên để cải thiện chất lượng liều chiếu và rút ngắn thời gian điều trị, kỹ thuật VMAT đã được phát triển [1], [4], [5], [16], [31], [32]

Hình 2.3: Minh họa kỹ thuật xạ trị IMRT

b Kỹ thuật xạ trị điều biến liều theo cung - VMAT

Kỹ thuật xạ trị VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) là một sự phát triển mới của kỹ thuật xạ trị IMRT, cho phép phân phát liều có độ đồng nhất cao hơn trong thể tích khối u , thời gian điều trị được rút ngắn hơn và lượng MU (Monitor Unit) phát

ra ít hơn so với kỹ thuật xạ trị IMRT thông thường

Không giống như các phương pháp điều trị IMRT cơ bản ở trên, với kỹ thuật xạ trị VMAT, đầu máy gia tốc xạ trị sẽ được quay xung quanh bệnh nhân một cách liên tục theo một cung tròn nào đó Trong lúc đó, các cặp lá MLC cũng được chuyển động liên tục, đồng thời suất liều phát cũng được thay đổi liên tục Do đó thời gian chiếu xạ được giảm đáng kể so với kỹ thuật xạ trị IMRT thông thường Ngoài ra, kỹ thuật xạ trị VMAT còn có một cái tên khác là RapidArc (hãng Varian) Tùy thuộc vào hình dạng, kích thước và vị trí khối u mà kế hoạch xạ trị VMAT được lập cho đầu máy quét một nửa vòng tròn hay cả một vòng tròn

Các phần sau sẽ trình bày cụ thể hơn về nguyên lý hoạt động cũng như các thuật toán tính liều trong kỹ thuật xạ trị VMAT [14], [16], [19], [26]

2.4 Nguyên lý của VMAT

Như đã trình bày ở trên, VMAT là kỹ thuật cấp liều trong khi gantry và nguồn phóng xạ gắn trên nó liên tục quay VMAT cho phép thay đổi suất liều, tốc độ gantry, diện tích theo thời gian Thông thường IMRT cần thiết lập thời gian chiếu giữa các lần thay đổi góc phát tia, nhưng VMAT có thế cấp liều liên tục theo các cung đã đặt trước

do đó giảm được thời gian điều trị kéo theo giảm bớt những ảnh hưởng không mong muốn do chuyển động của bệnh nhân tới chất lượng điều trị

Để hiểu rõ hơn về kỹ thuật VMAT chúng ta cần nắm được các khái niệm cơ bản dùng trong kỹ thuật xạ trị VMAT

2.4.1 Khái niệm chung

a Liều lượng chiếu xạ

Liều hấp thụ là năng lượng bức xạ bị hấp thụ trên đơn vị khối lượng của đối tượng bị chiếu xạ và được tính theo công thức (2.7)

trong đó, E (J) là năng lượng của bức xạ photon mất đi do sự ion hóa trong đối tượng bị chiếu xạ, m (kg) là khối lượng của đối tượng bị chiếu xạ Đơn vị của liều

hấp thụ là J/kg hoặc erg/g

Đơn vị ngoại hệ là rad hoặc Gray: 1 rad= 100 erg/g

Ngày nay người ta thường dùng đơn vị Gray (Gy): 1Gy=100 rad Giá trị liều hấp thụ bức xạ phụ thuộc vào tính chất của bức xạ và môi trường hấp thụ [6] Liều hấp thụ dưới bề mặt mô hoặc trong không khí sẽ thay đổi theo độ sâu, sự thay đổi được mô tả ở hình 2.5

(2.7)

Hình 2.5: Sự thay đổi liều theo độ sâu trong mô

b Trường Chiếu (Radiation Field)

Từ chùm tia bức xạ phát ra từ bia tia X, người ta dùng các thiết bị che chắn để chắn bớt chùm tia bức xạ chiếu ra, từ đó tạo ra một chùm bức xạ hướng theo một lối ra duy nhất có một diện tích nhất định gọi là trường bức xạ hay trường chiếu Trường chiếu được thể hiện ở hình 2.6

Tại bất kỳ một điểm nào bên trong trường chiếu (trong vùng diện tích của trường chiếu) thì suất liều chiếu đều là một hằng số khác không Tại bất cứ vị trí nào

bên ngoài trường chiếu thì giá trị suất liều chiếu đều là bằng không

Hình dạng và kích thước của trường chiếu chính là diện tích của một chùm tia tại một khoảng cách cho trước từ nguồn bức xạ Kích thước trường chiếu đối với các máy gia tốc tuyến tính là kích thước đo được tại tâm quay của đầu điều trị (gantry) cách nguồn 100cm [2], [32], [39]

Hình 2.6 : Mô tả trường chiếu

c Cung (Arc) và chùm tia (Beam)

Cung là quãng đường di chuyển của đầu điều trị trong tổng thể kế hoạch điều trị

Có thể sử dung đơn hoặc đa cung tùy thuộc vào độ phức tạp và yêu cầu của việc điều trị Các thông số về độ dài và cách thức dịch chuyển của gantry không cố định Gantry thể dịch chuyển cùng hoặc ngược chiều kim đồng hồ, độ dài cung có thể từ lớn hơn 0ođến 360o

(hình 2.7)

Số lượng cung cần phù hợp với số lượng chùm tia sử dụng khi điều trị Khi xác lập thông số ở một tia, số cung tối đa có thể chọn là hai cung Theo đó khi đầu điều trị quay hết độ dài của cung theo hướng đã chọn sẽ được tính là một cung Khi đầu điều trị quay ngược lại quãng đường ban đầu được gọi là cung thứ 2 Các cung khi phát cũng

sẽ được cộng chồng với nhau nhằm mục đích tạo liều điều biến tối ưu [12], [14], [19], [25], [28], [29]

Hình 2.7: Sắp xếp các cung trong VMAT

e Phân đoạn trường chiếu (Segment)

Các trường chiếu được chia nhỏ thành các phân đoạn trường chiếu với cường độ khác nhau Trong quá trình phát tia, hình dạng của từng phân đoạn trường chiếu sẽ được tạo ra bởi sự chuyển động của các lá MLC Việc cộng chồng các phân đoạn trường chiếu sẽ cho ra trường có liều điều biến theo ý muốn Đối vơi VMAT, các phân đoạn trường chiếu được biết đến là các cung nhỏ được tạo hình song song với chuyển động của đầu điều trị và tia phát liên tục, hay nói cách khác có nhiều phân đoạn trường

chiếu được tạo ra khi quay đầu điều trị theo cung đã định sẵn Với bước nhảy cố định, tại mỗi góc khác nhau của chùm điều trị cho ta một segment tương ứng [32] Các phân đoạn trường chiếu (segment) tại mỗi beamlet khác nhau được thể hiện ở hình 2.9

Hình 2.8: Phân chia beamlet trong kỹ thuật VMAT

Hình 2.9: Phân đoạn trường chiếu (segment)

f Điểm kiểm soát (Control point):

Để dễ dàng thực hiện điều trị trên LINAC, các phân đoạn trường chiếu được chia thành hệ các điểm kiểm soát (hinhf2.10) Thông thường, tại điểm đầu tiên của segment,

số MU bằng 0 và các thông số khác hình dạng, góc đầu điều trị và bộ chuẩn trực được điều chỉnh theo điều kiện chuẩn của phân đoạn này Điểm kiểm soát thứ hai sẽ có MU của segment thứ nhất nhưng độ mở hình học, góc đầu điều trị và hệ chuẩn trực của segment thứ hai Sau khi dịch chuyển từ điểm kiểm soát thứ hai tới điểm thứ ba sẽ tiến hành cấp MU của segment thứ 2, và cứ tiếp tục như vậy cho tới khi kết thúc Mặt khác, với các cặp điểm lân cận có thể đặt hình học và góc của segment thay đổi ở giữa 2 điểm kiểm soát sao cho các phân đoạn ở điểm giữa của khoảng cấp liều [11], [28], [29],

Hình 2.10: Sắp xếp điểm kiểm soát trong một cung

Hình 2.11: Chia voxel thể tích điều trị

Sau khi đã nắm rõ một số khái niệm cơ bản sử dụng trong kỹ thuật xạ trị VMAT, chúng ta tiếp tục tìm hiểu về nguyên lý của VMAT

2.4.2 Nguyên lý điều biến cường độ chùm tia

VMAT sử dụng nguyên lý điều biến cường độ chùm tia giống như IMRT Để biến đổi cường độ chùm tia theo phương pháp IMRT, người ta thường thực hiện trên máy gia tốc có MLC đa lá (hình 2.12) Máy gia tốc tuyến tính với MLC được điểu khiển bằng máy tính sẽ di chuyển xung quanh bệnh nhân khi phát ra tia xạ, đồng thời

chia các trường chiếu (field) ở nhiều góc độ khác nhau thành nhiều phân đoạn (segments) với các trọng số khác nhau (weights) nhằm tạo ra sự chênh lệch về liều lượng ngay trên một trường chiếu để tối ưu hoá liều cao nhất theo hình dạng khối u và liều cho phép giới hạn ở các mô lành(cơ quan cần bảo vệ) [6], [13], [14], [31], [32], [34]

Hình 2.12 :Hệ thống MLC

Khi thể tích của các mô liền kề được làm giảm liều hấp thụ thì có thể tăng phân

bố liều cao hơn bình thường tại thể tích u mà không làm tăng thêm độc tố tế bào và sẽ cải thiện được xác suất kiểm soát khối u Điều này đã được thực hiện rộng rãi trên thế giới Tuy nhiên, nếu không có MLC đa lá, chúng ta vẫn có thể điều biến cường độ chùm tia bằng cách thực hiện với các máy gia tốc có lá ngàm (jaws) chuyển động độc lập thông qua chồng chập trường chiếu Với kỹ thuật này, cường độ của trường chiếu được chia nhỏ thành nhiều chùm tia và các chùm tia này lại được chia nhỏ thành nhiều chùm đơn vị Sau đó, dựa theo bản đồ phân bố cường độ chùm tia đã được thiết lập ban đầu, máy tính sẽ tính toán và lập nên các trường chiếu liên tiếp theo các trình tự nhất

định theo sự di chuyển vị trí của các lá ngàm Các trường chiếu có hình dạng bất kì (với MLC) hoặc có hình vuông và chữ nhật (với jaws) sẽ chồng chập lên nhau để tạo

mô hình liều như bản đồ phân bố đã thiết lập ban đầu

Hệ chuẩn trực đa lá MLC là thiết bị được sử dụng phổ biến trong xạ trị kỹ thuật cao hiện nay ở các nước tiên tiến Nó được dùng để xác định (hay tạo ra) trường điều trị có hình dạng tối ưu theo hình dạng khối u cần điều trị

Hệ chuẩn trực đa lá MLC gồm nhiều lá kim loại mỏng ghép với nhau theo từng cặp đối song (tùy thuộc vào thương hiệu và loại gia tốc tuyến tính mà số lượng lá khác nhau) Các lá này có thể di chuyển độc lập để tạo ra các chùm tia bức xạ đúng theo hình dạng và kích thước khối u tại các hướng khác nhau của Gantry mà không cần chuẩn bị và sử dụng khối chì nặng Các thông số kỹ thuật hệ chuẩn trực đa lá trong máy Elekta Infinity được liệt kê trong Bảng 2.2 Các lá MLC được điều khiển bằng máy tính, cung cấp hình dạng trường chiếu thay đổi rất nhanh khi kế hoạch điều trị cần

có nhiều trường chiếu

Lọc nêm là một khái niệm về thiết bị được đặt trong chùm bức xạ để làm thay đổi cường độ chùm bức xạ Lọc nêm được chia làm hai loại là lọc nêm vật lý (physical wedge) và lọc nêm động (dynamic wedge) hay lọc nêm ảo (vitual wedge) (hình 2.13)

Lọc nêm vật lý là thiết bị hấp thụ bức xạ có độ dày thay đổi liên tục Nhờ sự làm

yếu bức xạ của vật liệu, khi bức xạ đi qua lọc nêm thì ở các vị trí khác nhau ứng với độ dày lọc nêm khác nhau, chùm bức xạ sẽ bị làm yếu khác nhau Tức là cường độ chùm bức xạ sau khi đi qua lọc nêm sẽ bị thay đổi (điều biến) dọc theo lọc nêm Lọc nêm vật

lý thường được chế tạo từ đồng thau, chì, hoặc thép và sử dụng tại một khoảng cách nhất định (thường là 40 cm) từ nguồn

Lọc nêm động là khái niệm về một thiết bị dùng để điều biến cường độ chùm bức

xạ Sự điều biến này không phải là nhờ sự làm yếu chùm bức xạ như là lọc nêm vật lý

Nó được tạo thành nhờ sự chuyển động của một trong các ngàm và sự thay đổi của suất liều chùm bức xạ trong quá trình chiếu Chính điều này đã dẫn tới sự thay đổi thời gian chiếu tại các điểm mà chùm bức xạ đi qua trong mặt phẳng đo đạc, làm cho liều tại các điểm trong cùng một trường chiếu có thể khác nhau theo ý muốn [32], [34]

Hình 2.13: Mô tả lọc nêm vật lý và lọc nêm động

2.4.3 Nguyên lý cấp liều theo cung

Một trong những điểm khác biệt của VMAT so với IMRT là khả năng cấp liều liên tục trong khi đầu điều trị không ngừng phát tia (hình 2.15) Nhờ đó, liều được cấp theo một cung đã xác lập sẵn Khái niệm điểm kiểm soát (control point) được đưa ra giúp người lập kế hoạch điều trị kiểm soát và mô tả việc xạ trị VMAT Việc sắp đặt sự thay đổi về suất liều, tốc độ gantry và diện tích được thực hiện bằng các phần mềm máy tính sao cho sự điều biến tốt nhất khi thay đổi các góc chiếu Hình 2.14 dẫn ra một

ví dụ về việc thiết lập các điểm kiểm soát dọc theo các cung điều trị khi tính toán và tối

ưu hóa liều Thông thường cung điều trị có thể đạt tới 360o

hoặc có thể có một khoảng