so sánh dữ liệu chùm tia photon năng lượng 10 MV, 10MV FFF, 15 MV của máy gia tốc TrueBeam STx tại bệnh viện TWQĐ 108 với Gold Beam Data bằng việc sử dụng Gamma Index

Ung thư hiện đang là một trong những căn bệnh nguy hiểm mà thế giớiđang rất quan tâm. Theo thống kê của WHO: có khoảng 14 triệu ca mắc ung thưmới trong năm 2012. Và con số này sẽ còn tăng 70% chỉ trong vòng hai thậpniên tới. Ung thư chính là nguyên nhân thứ hai dẫn tới cái chết của con người.Đã có khoảng 8,8 triệu người chết năm 2015. Đây là một sự báo động đáng nguycấp tới tình hình sức khỏe con người. Nguyên nhân chính dẫn tới sự gia tăng nàynằm ở việc sử dụng các chất có hại cho sức khỏe con người như: thuốc lá, rượubia, chế độ ăn uống không lành mạnh; các tác nhân vật lý như chất phóng xạ; hóahọc…Vậy làm thế nào để điều trị hoàn toàn các tế bào ung thư mà giảm thiếutối đa các nguy hai cho các mô lành xung quanh là một bài toán đặt ra cho toànthế giới. Với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật, ngày nay các nhà nghiên cứu đã tìmra được nhiều phương pháp điều trị ung thư như: phẫu thuật, hóa trị, xạ trị, điềutrị mô đích. Trong đó, xạ trị là một trong những phương pháp điều trị ung thưđang được quan tâm trên thế giới bởi những lợi ích mà nó đem lại: thời gian điềutrị ngắn, tổn thương tới mô lành ít, có thể tiêu diệt gần như toàn bộ các loại tếbào ung thư.Xạ trị cũng có nhiều kỹ thuật khác nhau như xạ trị trong, xạ trị ngoài, xạtrị áp sát.Và ứng dụng của các bức xạ trong điều trị ung thư thông dụng nhất làsử dụng chùm tia phát ra từ máy gia tốc và các nguồn đồng vị phóng xạ. Nhiềutrung tâm đã và đang sử dụng các loại máy gia tốc tiên tiến trong quá trình điềutrị như Precise, Infinity, Synergy,… của hãng ELEKTA hay với VARIAN thì cócác dòng máy : Trilogy system, Clinac, TrueBeam…

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đồ án này, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới T.S Phạm Quang Trung hiện đang công tác tại khoa Xạ trị & Xạ phẫu- Bệnh viện TWQĐ 108 Thầy đã giúp tôi lựa chọn đề tài đồ án tốt nghiệp cũng như tận tình chỉ bảo, dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Mai Đình Thủy- giảng viên Viện Kỹ thuật hạt nhân & Vật lý môi trường – ĐH BKHN là giáo viên hướng dẫn tại trường đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thiện đồ án này

Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới toàn thể giảng viên, cán bộ nhân viên Viện Kỹ thuật hạt nhân & Vật lý môi trường đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình đại học

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy Đỗ Đức Chí và toàn thể các bác sĩ, kỹ sư cán bộ nhân viên khoa Xạ trị & xạ phẫu- Bệnh viện TWQĐ 108 đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thực tập tại đây

Cuối cùng, xin được cảm ơn tới Gia đình, tập thể lớp Kỹ thuật Hạt nhân k57 đã ủng hộ, khích lệ và động viên tôi trong quá trình thực tập và báo cáo đồ

án tốt nghiệp

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Nguyễn Thị Thùy Linh

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5

MỞ ĐẦU 7

Chương 1.ĐẶT VẤN ĐỀ 10

1.1 Máy gia tốc xạ trị TrueBeam STx 10

1.2 Máy gia tốc TrueBeam STx tại bệnh viện TW QĐ 108 16

Chương 2.PHƯƠNG PHÁP VÀ THỰC NGHIỆM 19

2.1 Lý thuyết 19

2.2 Thực nghiệm 24

2.3 Gamma Index 30

Chương 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 PDD 34

3.2 Liều sâu cách tâm 42

KẾT LUẬN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Health Organization

Tổ chức y tế Thế giới

Modulated Radiation Therapy

Xạ trị điều biến liều

cung tròn

Radiation Therapy

Xạ trị dưới hướng dẫn hình ảnh

MLC Multi-leaf Collimator Bộ chuẩn trực đa lá

trục crossline một hệ trục vuông góc

góc với inline

of Physicists in Medicine

Hiệp hội Các nhà Vật lý

Y học Hoa Kỳ

quay chứa các tấm lọc phẳng

lượng thiết bị trước khi đưa vào vận hành

định của IAEA

Output factor Thông số đầu ra

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1 1 : Gantry, Stand và giường điều trị 10

Hình 1 2 : Gantry của máy gia tốc TrueBeam 12

Hình 1 3 : Stand máy gia tốc 12

Hình 1 4 : Máy gia tốc TrueBeam STx tại bệnh viện TW QĐ 108 13

Hình 1 5 : Cấu trúc các bộ phận cơ bản của máy gia tốc TrueBeam Varian.[2] 14

Hình 1 6: Quy trình commissioning 17

Hình 2.1: Đồ thị liều sâu phần trăm 19

Hình 2 2: Cách xác định vùng bán dạ cho chùm FFF[2] 20

Hình 2 3: Carousel trong máy gia tốc 21

Hình 2 4 : Dịch chuyển tấm lọc phẳng FF làm cường độ chùm tia tăng 200% so với ban đầu.[4] 21

Hình 2 5: Cách xác định độ bằng phẳng và tính đối xứng 22

Hình 2 6: Phantom nước – Blue phantom 25

Hình 2 7 : Buồng ion hóa CC13 26

Hình 2 8 : Buồng ion hóa Razor 26

Hình 2 9 : Mặt sau của CCU 27

Hình 2 10: CCU kết nối với cáp nối detector 27

Hình 2 11 : Phần mềm Omni Pro accept 28

Hình 2 12: Bố trí đo đạc trong phantom nước 29

Hình 2.13: Cơ sở lý thuyết hình học Gamma Index[9] 31

Hình 2.14: Một đoạn code tính toán Gamma Index 33

Hình 3.1: Đường cong liều sâu phần trăm của chùm năng lượng 10 MV FFF với trường chiếu 3x3 cm 2 35

Hình 3.2: Đường cong liều sâu phần trăm của chùm năng lượng 10 MV FFF với trường chiếu 4x4 cm 2 36

Hình 3 3 : Đường cong liều sâu phần trăm của chùm năng lượng 10 MV FFF với trường chiếu 6x6 cm 2 37

So sánh dữ liệu chùm photon năng lượng 10 MV, 10 MV FFF, 15 MV của máy gia tốc

Hình 3.4 : Đường cong liều sâu phần trăm của chùm năng lượng 10 MV FFF với

trường chiếu 8x8 cm 2 38

Hình 3 5: Đường cong liều sâu phần trăm của chùm năng lượng 10 MV FFF với trường chiếu 10x10 cm 2 39

Hình 3 6: Đường cong liều sâu phần trăm của chùm năng lượng 10 MV FFF với trường chiếu 20x20 cm 2 40

Hình 3 7 : Profiles chùm photon năng lượng 10 MV FFF với độ sâu 24 mm 43

Hình 3 8 : Profiles chùm photon năng lượng 10 MV FFF ở độ sâu 50 mm 44

Hình 3 9: Profles chùm photon năng lượng 10 MV FFF ở độ sâu 100 mm 45

Hình 3 10 : Profiles chùm photon năng lượng 10 MV FFF ở độ sâu 200 mm 46

Hình 3 11 : Profiles chùm photon năng lượng 10 MV FFF ở độ sâu 300 mm 47

Hình 3 12 : Profiles chùm photon năng lượng 15 MV ở độ sâu 30 mm 48

Hình 3 13 : Profiles chùm photon năng lượng 10 MV ở độ sâu 24 mm 49

Hình 3 14 : Profiles chùm photon năng lượng 10 MV ở độ sâu 50 mm 50

Hình 3 15 : Profiles chùm photon năng lượng 10 MV ở độ sâu 100 mm 51

Hình 3 16 : Profiles chùm photon năng lượng 10 MV ở độ sâu 200 mm 52

Hình 3 17: Profiles chùm photon năng lượng 10 MV ở độ sâu 300 mm 53

Hình 3 18: Dữ liệu chùm photon năng lượng 10 MV đo ở độ sâu 50 mm bằng buồng ion hóa Razor 54

Hình 3 19: Dữ liệu chùm photon năng lượng 10 MV FFF đo ở độ sâu 50 mm bằng buồng ion hóa Razor 55

Hình 3 20: Dữ liệu chùm photon năng lượng 10 MV FFF đo ở độ sâu 300 mm bằng buồng ion hóa Razor 56

Hình 3 21: Dữ liệu chùm photon năng lượng 15 MV đo ở độ sâu 50 mm bằng buồng ion hóa Razor 57

MỞ ĐẦU

Ung thư hiện đang là một trong những căn bệnh nguy hiểm mà thế giới đang rất quan tâm Theo thống kê của WHO: có khoảng 14 triệu ca mắc ung thư mới trong năm 2012 Và con số này sẽ còn tăng 70% chỉ trong vòng hai thập niên tới Ung thư chính là nguyên nhân thứ hai dẫn tới cái chết của con người

Đã có khoảng 8,8 triệu người chết năm 2015 Đây là một sự báo động đáng nguy cấp tới tình hình sức khỏe con người Nguyên nhân chính dẫn tới sự gia tăng này nằm ở việc sử dụng các chất có hại cho sức khỏe con người như: thuốc lá, rượu bia, chế độ ăn uống không lành mạnh; các tác nhân vật lý như chất phóng xạ; hóa học…

Vậy làm thế nào để điều trị hoàn toàn các tế bào ung thư mà giảm thiếu tối đa các nguy hai cho các mô lành xung quanh là một bài toán đặt ra cho toàn thế giới Với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật, ngày nay các nhà nghiên cứu đã tìm

ra được nhiều phương pháp điều trị ung thư như: phẫu thuật, hóa trị, xạ trị, điều trị mô đích Trong đó, xạ trị là một trong những phương pháp điều trị ung thư đang được quan tâm trên thế giới bởi những lợi ích mà nó đem lại: thời gian điều trị ngắn, tổn thương tới mô lành ít, có thể tiêu diệt gần như toàn bộ các loại tế bào ung thư

Xạ trị cũng có nhiều kỹ thuật khác nhau như xạ trị trong, xạ trị ngoài, xạ trị áp sát.Và ứng dụng của các bức xạ trong điều trị ung thư thông dụng nhất là

sử dụng chùm tia phát ra từ máy gia tốc và các nguồn đồng vị phóng xạ Nhiều trung tâm đã và đang sử dụng các loại máy gia tốc tiên tiến trong quá trình điều trị như Precise, Infinity, Synergy,… của hãng ELEKTA hay với VARIAN thì có các dòng máy : Trilogy system, Clinac, TrueBeam…

Vấn đề đặt ra là làm sao để chùm bức xạ khi chiếu tới tế bào ung thư là nhận được nhiều nhất và giảm thiểu tối đa sự ảnh hưởng bức xạ đối với các mô lành xung quanh Liệu loại máy gia tốc nào là tối ưu nhất hiện nay để giải quyết vấn đề trên? Đối với các dòng máy truyền thống, thiết kế của chúng luôn có một

tấm lọc phẳng, mục đích làm phẳng chùm bức xạ khi đi qua tấm lọc này, giúp phân bố liều trên toàn khối u được đồng đều Tuy nhiên, kể từ khi phát triển các kĩ thuật xạ trị tiên tiến hơn như xạ trị điều biến liều IMRT, xạ trị điều biến liều thể tích cung tròn VMAT, xạ trị dưới hướng dẫn của hình ảnh IGRT, xạ phẫu

… thì việc làm phẳng chùm tia không cần thiết nữa Chính vì vậy mà người ta lại sẽ quan tâm tới việc tập trung liều vào trung tâm khối u và làm giảm liều xung quanh mô lành Máy gia tốc TrueBeam STx của hãng sản xuất Varian với thiết

kế carousel có chế độ không có tấm lọc phẳng FFF đáp ứng được nhu cầu này Nhận thấy được những ưu điểm mà máy gia tốc xạ trị TrueBeam STx mang lại, khoa Xạ trị & Xạ phẫu- Bệnh viện TWQĐ 108 đã cho tiến hành lắp đặt hệ thống này để đưa vào điều trị lâm sàng

Trong quá trình thực tập, tôi đã được tham gia vào quá trình commissioning và tiến hành đo đạc một số thông số của máy gia tốc TrueBeam STx tại bệnh viện TWQĐ 108 Đồ án này là việc so sánh dữ liệu chùm tia photon năng lượng 10 MV, 10MV FFF, 15 MV của máy gia tốc TrueBeam STx tại bệnh

viện TWQĐ 108 với Gold Beam Data bằng việc sử dụng Gamma Index Đây

chính là nội dung tìm hiểu, nghiên cứu của đồ án này được thực hiện tại bệnh viện TWQĐ 108

Trong đồ án này, tôi tiến hành đo đạc liều sâu phần trăm PDD, đặc trưng của chùm photon các mức năng lượng 10MV, 10 MV FFF và 15 MV, sau đó so sánh với Gold Beam Data dữ liệu chuẩn của Varian cung cấp dựa trên cơ sở lý thuyết Gamma Index Sau khi so sánh, PDD đo đạc tương đối trùng khớp với dữ liệu chuẩn, kết quả đo đạc của chúng tôi sẽ được sử dụng để nhập vào phần mềm lập kế hoạch điều trị Treatment Planing System Dữ liệu này trong phần mềm lập

kế hoạch là cơ sở để tính liều điều trị cho bệnh nhân

Với mục đích trên, đồ án này được hoàn thành với bố cục 3 chương cụ thể như sau:

Chương 1: Đặt vấn đề : Trình bày tổng quan về máy gia tốc TrueBeam

STx bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động, tình hình lắp đặt và commissioning

máy gia tốc này tại bệnh viện TWQĐ 108

Chương 2: Phương pháp và thực nghiệm: Tìm hiểu các dữ liệu chùm

photon như: PDD, đặc trưng chùm tia, kích thước trường chiếu, chế độ có tấm lọc (FF) và không có tấm lọc (FFF), tính phẳng, tính đối xứng, vùng bán dạ Đồng thời chương này cũng đề cập đến các thiết bị cần thiết cho quá trình đo đạc

số liệu như phantom nước, buồng ion CC13, phần mềm Omnipro Accept…

Tìm hiểu cơ sở lý thuyết Gamma Index và phương pháp sử dụng Gamma Index trong việc so sánh dữ liệu thực nghiệm với Gold Beam Data

Chương 3: Kết quả và thảo luận: Thu thập và phân tích kết quả quá trình

commissioning máy gia tốc TrueBeam STx tại bệnh viện TWQĐ 108; rút ra các nhận xét và thảo luận về kết quả này

Hình 1 1: Gantry, Stand và giường điều trị

Các bộ phận chính của máy gia tốc này được chia thành hai khu riêng biệt là phòng điều khiển và phòng điều trị bệnh nhân Phòng này bao gồm các máy tính và các màn hình theo dõi quá trình điều trị bệnh nhân theo kế hoạch

đã được lập sẵn và kiểm soát bệnh nhân trong quá trình điều trị

Phòng điều trị: nơi đặt máy gia tốc TrueBeam STx Máy gồm các bộ phận chính:

 Gantry: nhằm mục đích tạo khả năng chùm tia chứa hệ gia tốc electron và

đầu máy điều trị Bộ phận này có thể quay xung quanh giường điều trị với các góc khác nhau từ -185o cho đến 185o, tốc độ quay là từ 1o/s cho tới 6o/s Gantry bao gồm các bộ phận:

 Súng điện tử: thiết bị phát ra electron Cơ chế hoạt động: cung cấp nhiệt cho cathode của súng điện tử bằng nguồn điện riêng Điện tử được sinh ra xung quanh cathode gây ra bởi quá trình phát bức xạ nhiệt điện tử

 Hệ thống gia tốc chùm electron tới năng lượng cao

 Bộ điều chỉnh tần số tự động AFC tác dụng duy trì dao động với tần số tối

o CBCT (Cone Beam Computed Tomography)

o Electronic imaging device (EPID)

 Bộ chuẩn trực : gần bia nhất là các chuẩn trực đa lá (MLC- Muntileaf Collimator), gồm hai dải hẹp 60 cặp lá bằng Vonfram với mục đích xác định hình dạng của chùm tia theo thể tích hình học của khối u Mỗi lá có thể dịch chuyển mà không phụ thuộc các lá còn lại Việc sử dụng MLC có tác dụng làm tăng liều vào khối u và làm giảm liều xung quanh mô lành, bảo vệ chúng khỏi tác dụng của các bức xạ Sau đó là ngàm X, ghép với lá cuối cùng phía bên trái Bên dưới ngàm X là ngàmY Khay đựng khối che chắn có thể được tùy chọn để sử dụng cho phù hợp

Khi sử dụng electron trong xạ trị, chùm tia đi qua một cửa sổ kim loại mỏng trên tiết diện bia, và được lọc bằng một vật liệu tán xạ electron (phụ thuộc vào năng lượng lựa chọn - bộ lọc sơ cấp – collimator) bởi một Collimator quay ở cổng 2, nơi không có bộ lọc nào Hơn nữa chùm electron tán xạ lọc bằng bộ lọc thứ cấp (số Z nhỏ) được thiết kế để tương tác với những hạt có năng lượng khác nhau Sau đó chùm tia đi qua ống chuẩn trực Ngàm X và ngàm Y tự động khớp

nhau để lựa chọn cho thiết bị chuyên dụng, trong khi đó MLC mở ra trường chiếu cực đại Cuối cùng là sự mã hóa các thiết bị để điều chỉnh kích cỡ trường electron Các thiết bị này được trang bị bằng một bệ đỡ sao cho khoảng cách từ trường chiếu tới nguồn là 95 cm

Hình 1 2: Gantry của máy gia tốc TrueBeam

có hệ thống nước và khí…

Hình 1 3: Stand máy gia tốc

Hình 1 4: Máy gia tốc TrueBeam STx tại bệnh viện TW QĐ 108

1.1.2 Nguyên lý hoạt động

Electron được sinh ra do bức xạ nhiệt điện tử từ súng điện tử, hay súng electron Các electron này được điều chế thành các xung và đưa vào buồng gia tốc Bức xạ

vi sóng được cung cấp dưới dạng các xung ngắn, khoảng một vài μs và được phát

ra dưới dạng các xung điện áp cao, khoảng 50 kV, từ bộ điều chế xung đến nguồn phát vi sóng Ở một số máy phát năng lượng cao người ta dùng Klystron

Xung điện từ và xung điện áp được đưa vào ống dẫn sóng tăng tốc cùng một thời điểm (tạo ra sự cộng hưởng) Hệ thống ống dẫn sóng và súng electron được hút chân không dưới áp suất thấp, tạo ra chuyển động tự do, tránh va chạm với các phần tử khí suốt dọc chiều dài chuyển động của chúng Năng lượng mà các electron có được từ nguồn cung cấp sóng cao tần trong ống gia tốc tùy thuộc vào biên độ của điện trường, có nghĩa là phụ thuộc vào công suất không đổi của nguồn sóng cao tần

Chùm electron được tăng tốc có xu hướng phân kỳ một phần do lực tương tác đẩy Coulomb giữa các electron Tuy nhiên, sự phân kỳ này có thể được khắc phục khi

sử dụng một từ trường hội tụ đồng trục Từ trường này do các cuộn dây nam châm cung cấp, đương nhiên phải đồng trục với ống dẫn sóng Ngoài ra còn có các cuộn lái bức xạ, được sử dụng để dẫn chùm electron chuyển động theo đúng hướng và

vị trí yêu cầu

Các electron được gia tốc tới năng lượng yêu cầu được lái qua đầu máy điều trị để

sử dụng trực tiếp khi điều trị bằng chùm electron Khi máy được sử dụng trong chế

độ phát photon tia X, chùm electron (đã được gia tốc tới năng lượng khá lớn) sẽ được hướng vào một bia làm bằng vật liệu có số hiệu nguyên tử Z lớn (bia tia X),

ở đó các electron bị hãm lại và phát ra photon tia X nhờ hiệu ứng phát bức xạ hãm Bức xạ này được sử dụng để điều trị ung thư

Máy gia tốc xạ trị TrueBeam STx có khả năng phát ra các mức năng lượng sau

 Electron: 6 MeV, 9 MeV, 12 MeV, 16 MeV, 20 MeV

Hình 1 5: Cấu trúc các bộ phận cơ bản của máy gia tốc TrueBeam

Varian [2]

bộ lọc FFF), tăng tính khả thi của phương pháp điều trị đồng bộ nhịp thở và hiệu quả của phương pháp điều trị đồng bộ nhịp thở - GATING Với một máy gia tốc lâm sàng, Gasic đã đánh giá 30 bệnh nhân điều trị bằng phương pháp SRS / SBRT

sử dụng chùm FFF so với VMAT Họ cũng nhận thấy sự khác biệt về liều lượng là không đáng kể, nhưng giảm thời gian tới 50% -75% Prendergast và cộng sự cũng nhấn mạnh lợi thế về thời gian đáng kể của các chùm FFF đối với các phương pháp điều trị xạ trị lập thể với tổng quan 27 ca phẫu thuật xạ trị CNS được điều trị bằng chùm FFF Các liều lượng được phân phối từ 12 đến 30 Gy, phân phối từ 1 đến 5 fraction Mặc dù liều lớn trên mỗi fraction, thời gian trung bình bệnh nhân ở phòng điều trị (từ lúc bắt đầu chụp hình đến khi hoàn thành điều trị) chỉ là 10:42 (phút: s, phạm vi: 6: 05-22: 56) [3]

Gating là thiết bị đồng bộ nhịp thở trong quá trình điều trị cũng đã được tích hợp vào máy TrueBeam STx

TrueBeam STx được sử dụng điều trị bệnh nhân bằng các kỹ thuật xạ trị mới Các kỹ thuật ứng dụng của máy gia tốc làm giảm thời gian điều trị xuống

và tập trung liều cao vào trung tâm các tế bào ung thư trong khi lại giảm liều hay giảm sự tác động của bức xạ vào các mô lành

1.2 Máy gia tốc TrueBeam STx tại bệnh viện TW QĐ 108

Máy gia tốc TrueBeam STx được tiến hành lắp đặt tại khoa Xạ trị & Xạ phẫu- Bệnh viện TWQĐ 108 từ tháng 12/2016 và đang trong quá trình hoàn thiện lắp đặt Dự kiến máy sẽ được đưa vào điều trị lâm sàng vào tháng 6/2017 Một trong những ưu điểm mà máy gia tốc này mang lại đó là suất liều cao: 1400 MU/phút đối với mức năng lượng 6MV FFF và 2400 MU/phút đối với mức năng lượng 10MV FFF làm giảm thời gian điều trị cho bệnh nhân, giúp cho kết quả điều trị đạt tốt hơn

Máy gia tốc TrueBeam STx là sự lựa chọn ưu việt khi sản phẩm này có thể sử dụng được các kỹ thuật xạ trị khó hơn như IMRT, VMAT, IRGT, Xạ phẫu…

Hiện máy đang trong quá trình tiến hành commissioning, thu nhận đặc trưng của chùm tia Dữ liệu của chùm tia sẽ được kiểm tra lại và được nhập vào

hệ thống phần mềm lập kế hoạch điều trị Phần mềm lập kế hoạch sẽ sử dụng các thuật toán để tính liều cho bệnh nhân dựa trên dữ liệu ghi nhận được từ quá trình commissioning Đây là một phần quan trọng trong quá trình lắp đặt hệ thống máy gia tốc điều trị bệnh nhân

Để nắm rõ các bước commissioning thiết bị này, trước hết cần hiểu rõ về

commissioning Commissioning: là quy trình vật lý liên quan mọi thông tin, số

liệu của chùm tia mà khi lập kế hoạch điều trị sẽ cần đến và dùng cho việc tính toán điều trị sau này Công việc này bao gồm đo đạc, chuẩn các thông số về liều lượng như suất liều với các mức năng lượng khác nhau của chùm tia, các số liệu

về liều sâu phần trăm và các bản đồ đồng liều hay các dữ kiện tương tự được lưu giữ trong hệ thống máy tính lập kế hoạch điều trị (Treatment Planning System-

TPS) Hình 1.6 dưới đây là sơ đồ quá trình commissioning một thiết bị xạ trị gia tốc mới được lắp đặt mới

Hình 1 6: Quy trình commissioning

Trong quá trình thực tập tại đây, tôi được tham gia vào các bước 1 (chuẩn

bị đo đạc), bước 2 (tiến hành ghi nhận dữ liệu) và bước 3 (xử lý đặc trưng chùm tia ghi nhận được) Trong báo cáo đồ án tốt nghiệp này, tôi đề cập đến việc khảo sát, so sánh đặc trưng chùm tia ở mức năng lượng photon 10 MV, 10 MV FFF (không sử dụng tấm lọc phẳng) và 15 MV Thông thường việc commissioning này sử dụng tới loại phantom nước có mật độ vật chất chính xác như mô cơ thể,

và hiện tại bệnh viện TWQĐ 108 đang sử dụng loại BLUE Phantom

Khi xử lý dữ liệu, các dữ liệu thu thập được sẽ được tiến hành so sánh với Gold Beam Data bằng việc sử dụng Gamma Index Để cụ thể hơn về phương pháp

này, tôi sẽ nói rõ ở Chương 2: Phương pháp và thực nghiệm

Chương 2.PHƯƠNG PHÁP VÀ THỰC NGHIỆM

2.1 Lý thuyết

2.1.1 PDD

Percentage depth dose: liều sâu phần trăm được định nghĩa là tỷ số giữa liều hấp thụ được cho tại một điểm ở độ sâu x bất kì so với liều hấp thụ tại một điểm ở độ sâu tham khảo do [4]

P = (Dd/ Ddo) ×100 (2.1) Với mức năng lượng cao hơn thì liều tham khảo được cho tại vị trí được gọi là liều hấp thụ đỉnh Trong y học lâm sàng thường thì liều hấp thụ đỉnh còn được gọi là liều hấp thụ lớn nhất Dmax

Hình 2 1: Đồ thị liều sâu phần trăm PDD

2.1.2 Kích thước trường chiếu

Trường chiếu của chùm FF được định nghĩa là khoảng cách giữa 50% đường đồng liều, chuẩn hóa tới 100% tại trục trung tâm ở độ sâu tham khảo

Đối với chùm FFF trường chiếu lại được xác định bởi các Collimator Xét tới hai trục Inplane và Crossplane, diện tích trường chiếu là khoảng cách giữa các điểm uốn trong cùng một mặt phẳng Với điểm uốn là điểm uốn định nghĩa theo toán học Tuy nhiên, với mục đích thiết thực thì giá trị của điểm uôn

sẽ gần bằng điểm nằm giữa hai điểm bắt đầu và kết thúc S-E Khoảng cách giữa

S và E là h, thì điểm uốn sẽ nằm tại vị trí h/2 [2]

Hình 2 2: Cách xác định kích thước trường chiếu cho chùm FFF [2]

2.1.3 Chế độ có tấm lọc và không có tấm lọc

Từ khi phát triển kỹ thuật IMRT, việc làm phẳng chùm tia không còn được coi trọng [5] Chính vì vậy trong thiết kế carousel của TrueBeam còn có thêm chế độ FFF Việc dịch chuyển tấm lọc phẳng để chuyển sang chế độ FFF làm tăng cường độ chùm tia, đặc biệt là tại trục trung tâm Việc tăng cường độ chùm tia làm giảm thời gian điều trị nhất là đối với xạ trị lập thể liều cao, xạ phẫu (SRT/SRS) Hơn nữa, việc dịch chuyển tấm lọc phẳng làm giảm sự rò liều khỏi trường chiếu và cải thiện mô hình chùm tia Chùm FFF được khuyến cáo sử dụng cho các trường chiếu có kích thước nhỏ và sử dụng trong kỹ thuật IMRT, còn đối với kỹ thuật điều trị 3D, bia lớn thì chùm FFF này có nhiều bất lợi hơn chùm

FF Nguyên nhân là do tính không đồng nhất của chùm FFF khi xuyên qua bia Việc sử dụng Carousel có cả hai chế độ FF và FFF nhằm khắc phục các hạn chế của nhau, tạo ra các ưu điểm vượt trội hơn so với các loại máy gia tốc thông thường khác

Hình 2 3: Carousel trong máy gia tốc

Ưu điểm chính của chùm FFF là làm tăng suất liều và giảm thời gian điều trị

[6]

Hình 2 4: Dịch chuyển tấm lọc phẳng FF làm cường độ chùm tia tăng

200% so với ban đầu [5]

2.1.4 Tính phẳng

Theo như tiêu chuẩn của Varian, tính phẳng của chùm tia FF được xác định là những thay đổi lớn nhất mà cường độ liều mang lại nằm trong khoảng giới hạn 80% vùng trung tâm FWHM được đo đạc tại vị trí SSD= 100cm và ở

Việc đánh giá tính đối xứng của chùm tia, sử dụng công thức sau:

S= 100× (AL – AR)/ (AL+ AR) (2.3) Trong đó: Diện tích bên trái trục trung tâm:

AL Diện tích bên phải trục trung tâm: AR

2.1.6 Vùng bán dạ

Vùng bán dạ của chùm tia phẳng (FF) được xác định là khoảng cách giữa 20%-80% đường đồng liều

Với chùm FFF: để xác định vùng bán dạ cho chùm FFF, ta sử dụng giá trị

IP (inflection point – điểm uốn) như là giá trị liều tham khảo (RDV) Hai điểm

Pa và Pb tại hai vị trí gấp 1, 6 và 0, 4 giá trị RDV Khoảng cách giữa hai điểm Pa

và Pb được coi là vùng bán dạ của chùm FFF [2] Tham khảo hình 2.2 để xác định vùng bán dạ

so sánh với các giá trị được tính toán theo phương trình thực nghiệm [2]

2.1.8 OAR

Sự thay đổi của liều với khoảng cách từ CAX nhưng với cùng độ sâu được gọi là Off Axis Ratio (OAR) hay Off- axis profiles là các thông số cơ bản trong đặc trưng chùm tia

Giá trị của OAR được đo đạc cho chùm photon FF và FFF tại trục trung tâm ở vị trí đối với các trường chiếu do collimator cài đặt Gía trị của OAR có thể đo với trường mở hoặc với trường có nêm vật lý OAR là một hàm phụ thuộc

sự thay đổi độ sâu [7]

Để việc xác định hệ số Output, việc lắp đặt các ngàm sẽ quyết định tới kích thước trường chiếu Trong quá trình thực nghiệm, ta sử dụng buồng ion hóa

CC13 để xác định hệ số output với phạm vi kích thước các trường chiếu từ 3x3

cm2 cho mới trường lớn nhất là 40x40 cm2 và sử dụng trường 10x10 cm2 cho việc chuẩn hóa số liệu

Hệ số output (Scp) bao gồm cả hệ số tán xạ collimator (Sc) và hệ số tán xạ phantom (Sp) Hệ số tán xạ collimator chủ yếu là do tán xạ photon từ collimator, tuy nhiên cũng có một số do không khí và tấm lọc phẳng từ đầu máy gia tốc Sc

là một hàm của chất lượng chùm tia và kích thước trường chiếu, hệ số này sẽ tăng khi trường chiếu tăng Nó được xác định là tỷ lệ giữa tỷ số output trong môi trường không khí của trường chiếu thực nghiệm với trường chiếu tham khảo Thường thì kích thước trường chiếu tham khảo sẽ là 10×10 cm2 Việc đo đạc sẽ tiến hành ở SSD=100 cm

Xét đối với hệ số tán xạ phantom, được xác định là tỷ lệ giữa hệ số output với trường thực nghiệm so với trường tham khảo tại độ sâu tham khảo đo trong phantom nước dưới điều kiện tán xạ lớn nhất với SAD= 100 cm và độ sâu 10 cm [2]

Hệ số Output = S c × S p (2.5)

2.2.1 Phantom nước

Quá trình đo đạc này sử dụng phantom nước làm môi trường thực nghiệm

để đo liều thực nghiệm vì cơ thể con người chiếm tới 70% là nước

Hình 2 6: Phantom nước – Blue phantom

2.2.2 Buồng ion hóa CC13 :

CC13 là buồng ion hóa chuẩn cho lâm sàng sử dụng trong phantom nước

Hình 2 7: Buồng ion hóa CC13

2.2.3 Buồng ion hóa Razor

Hình 2 8: Buồng ion hóa Razor

Thông số buồng ion Razor: [9]

2.2.4 Bộ điều khiển CCU

Bộ điều khiển CCU được kết nối với máy tính cài đặt phần mềm OmniPro- Accept, đóng vai trò dịch chuyển các buồng ion hóa CC013 và Razor: trái, phải, lên, xuống theo các vị trí đã được xác lập trong phần mềm

Hình 2 9: Mặt sau của CCU

Hình 2 10: CCU kết nối với cáp nối detector

Phần mềm Omni Pro Accept :

Phần mềm được sử dụng để ghi nhận và xử lý các tín hiệu từ bộ điều khiển CCU là OmniPro-Accept OmniPro-Accept cũng cho phép nhận dữ liệu liều tính toán từ TPS và so sánh với kết quả đo đạc Sự so sánh này dựa trên cơ sở lý thuyết Gamma Index sẽ được đề cập cụ thể ở phần sau

Bố trí hệ đo như hình 2.12, đặt đầu đo trùng tâm trường chiếu ở khoảng cách SSD=100cm

Hình 2 12: Bố trí đo đạc trong phantom nước

2.2.7 Liều bề mặt

Sử dụng buồng ion hóa CC13 để đo liều bề mặt cho chùm FF và FFF với các trường chiếu 10x10, 20x20, 30x30 cm2 Sau khi đo đạc xong sẽ tiến hành so sánh giữa chùm photon năng lượng 10MV và 10MV FFF

2.2.8 Phân bố liều cách tâm

Các dữ liệu về liều sâu theo trục inline, crossline và diagonal được tiến hành đo đạc đối với toàn bộ các mức năng lượng ở các kích thước trường chiếu

từ 3x3 cm2 cho tới 40x40 cm2 ở các độ sâu Dmax, … Các dữ liệu đầu tiên sẽ được làm trơn sau đó được lựa chọn cho các trục trung tâm khác nhau Sau đó các dữ liệu chùm tia sẽ được chuẩn hóa 100% cho các trục trung tâm