Tìm hiểu quy trình ứng dụng hệ Collimator đa lá MLC trong kỹ thuật xạ trị ba chiều 3D

Hiện nay trong y học, cùng với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, khoa học máy tính, các đồng vị phóng xạ, các thiết bị phát tia X đang được ứng dụng rộng rãi trong chẩn đoán và điều trị, đem lại hiệu quả to lớn, góp phần cứu chữa người bệnh, nhất là các bệnh nhân ung thư.Ứng dụng bức xạ ion hoá vào điều trị ung thư (xạ trị) bắt đầu từ những năm đầu của thế kỷ trước, khi người ta dùng kim Radium phóng xạ cắm vào khối u để tiêu diệt tế bào ung thư. Cho đến những năm 1950, máy xạ trị Cobalt60 đã được ứng dụng chiếu xạ ngoài điều trị ung thư đạt hiệu quả tốt. Xạ trị trở thành một trong ba phương pháp chính thống điều trị ung thư (cùng với phẫu thuật và hoá trị). Ở những nước tiên tiến như Mỹ, Anh có tới trên 60% bệnh nhân ung thư được điều trị bằng xạ trị.Trong vài ba thập kỷ vừa qua, máy gia tốc y học (medical linear accelerator LINAC) đã trở thành thiết bị chiếm ưu thế trong điều trị ung thư bằng bức xạ ion hoá. Đã có năm thế hệ máy gia tốc khác nhau: Máy gia tốc tia X, photon năng lượng thấp. Máy gia tốc hai loại bức xạ: tia X, photon năng lượng trung bình và bức xạ electron. Máy gia tốc hai loại búc xạ: tia X, photon năng lượng cao và bức xạ electron. Máy gia tốc hai chùm tia năng lượng cao, điều khiển hoạt động bằng máy tính, có hệ thống collimator đa lá (MLC). Và mới đây nhất là máy gia tốc với hai loai bức xạ photon và bức xạ electron năng lượng cao, xa trị ba chiều theo hình dạng khối u với hệ collimator đa lá (3DCRT Conformal RadioTherapy ). Vấn đề quan trọng nhất khi chiếu các bức xạ ion hóa vào cơ thể là tính toán liều sao cho liều gây cho tế bào lành là nhỏ nhất và liều lớn nhất gây ra tại bia chiếu. Để đảm bảo điều này, hàng loạt các kỹ thuật mới đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng

LỜI CẢM ƠN

- Trước hết, em xin trân trọng gửi tới Khoa Xạ trị – Bệnh viện ung bướu trungương – Hà Nội lời cảm ơn chân thành vì sự giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho emtrong quá trình làm đồ án tốt nghiệp tại Khoa

- Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Xuân Kử, người đã trựctiếp hướng dẫn, chỉ bảo em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp

- Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Viện Kỹ thuật hạt nhân và Vật lý môitrường – Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợicho em trong suốt thời gian học tập tại trường

- Được sự giúp đỡ của các thầy cô và cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã

hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu quy trình ứng dụng hệ

Collimator đa lá- MLC trong kỹ thuật xạ trị ba chiều 3D-CRT”

- Do thời gian thực tập có hạn nên trong bản đồ án tốt nghiệp của em sẽ khôngtránh khỏi sai sót Em rất mong được sự góp ý và hướng dẫn của các thầy cô!

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 06 năm 2014

Sinh viên

Võ Thành Đạt

DANH MỤC VIẾT TẮT

Agency

Cơ quan năng lượng nguyên tử

thế giới

20 QC Quality Control Kiểm soát chất lượng

23 SPECT Single Photon Emission ComputedTomography Chụp ảnh cắt lớp bằng đồng vịphát xạ đơn photon

MỤC LỤC

Trước hết, em xin trân trọng gửi tới Khoa Xạ trị – Bệnh viện ung bướu trung ương – Hà Nội lời cảm ơn chân thành vì sự giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình làm đồ án tốt

nghiệp tại Khoa 1

Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Xuân Kử, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp 1

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Viện Kỹ thuật hạt nhân và Vật lý môi trường – Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập tại trường 1

Được sự giúp đỡ của các thầy cô và cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu quy trình ứng dụng hệ Collimator đa lá- MLC trong kỹ thuật xạ trị ba chiều 3D-CRT” 1

Do thời gian thực tập có hạn nên trong bản đồ án tốt nghiệp của em sẽ không tránh khỏi sai sót Em rất mong được sự góp ý và hướng dẫn của các thầy cô! 1

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ 3

1.1 Thế nào là ung thư 3

1.2 Các phương pháp điều trị ung thư 4

1.2.1 Phẫu thuật 4

1.2.2 Xạ trị 5

1.2.3 Hóa trị 6

1.3 Cơ sở của xạ trị ung thư 7

CHƯƠNG II: CÁC THIẾT BỊ XẠ TRỊ 9

2.1 Máy xạ trị Cobalt-60 9

2.2 Máy gia tốc tuyến tính- LINAC 11

CHƯƠNG III: COLLIMATOR ĐA LÁ –MLC 16

TRONG MÁY XẠ TRỊ UNG THƯ 16

3.1 Nguyên lý và cấu tạo máy gia tốc thẳng 16

3.1.1 Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ khối của máy gia tốc thẳng trong xạ trị 17

3.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc trong xạ trị 20

3.2 Hệ thống collimator đa lá (MLC) 25

3.2.1 Nguyên lý hoạt động của MLC 26

3.2.2 Cấu trúc hình học và đặc tính cơ khí 27

3.2.3 Vị trí MLC trong hệ chuẩn trực trên máy gia tốc 32

3.2.4 Đặc tính vật lý 33

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT XẠ TRỊ 3D-CRT BẰNG MÁY GIA TỐC ELEKTA VỚI HỆ COLLIMATOR ĐA LÁ - MLC 38

4.1 Xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u (3D- CRT) 39

4.2 Phương pháp xạ trị bằng máy gia tốc Elekta với hệ MLC 45

4.2.1 Phương pháp 45

Kích thước trường chiếu cực tiểu, cực đại 45

Bề rộng của mỗi lá 45

Khoảng cách chuyển động qua tâm của mỗi lá 45

Khả năng hai lá gần đối diện có thể đi ngược chiều nhau 45

4.2.2 Phần mềm lập kế hoạch xạ trị XiO 47

4.3 Một số ứng dụng lâm sàng của kỹ thuật 3D-CRT được áp dụng trên máy gia tốc với hệ MLC 48

4.3.1 Ung thư phổi 48

Kĩ thuật xạ trị 3-D CRT 48

Ứng dụng lâm sàng : Bệnh nhân X.Phạm.T, tuổi 60 50

4.3.2 Ung thư vú 54

Kĩ thuật xạ trị 3-D CRT 55

Ứng dụng lâm sàng : Bệnh nhân V Thị H, tuổi 45 57

Kết luận chương 4 61

KẾT LUẬN CHUNG 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay trong y học, cùng với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, khoa họcmáy tính, các đồng vị phóng xạ, các thiết bị phát tia X đang được ứng dụng rộng rãitrong chẩn đoán và điều trị, đem lại hiệu quả to lớn, góp phần cứu chữa người bệnh,nhất là các bệnh nhân ung thư

Ứng dụng bức xạ ion hoá vào điều trị ung thư (xạ trị) bắt đầu từ những năm đầucủa thế kỷ trước, khi người ta dùng kim Radium phóng xạ cắm vào khối u để tiêu diệt

tế bào ung thư Cho đến những năm 1950, máy xạ trị Cobalt-60 đã được ứng dụngchiếu xạ ngoài điều trị ung thư đạt hiệu quả tốt Xạ trị trở thành một trong ba phươngpháp chính thống điều trị ung thư (cùng với phẫu thuật và hoá trị) Ở những nước tiêntiến như Mỹ, Anh có tới trên 60% bệnh nhân ung thư được điều trị bằng xạ trị

Trong vài ba thập kỷ vừa qua, máy gia tốc y học (medical linear accelerator LINAC) đã trở thành thiết bị chiếm ưu thế trong điều trị ung thư bằng bức xạ ion hoá

-Đã có năm thế hệ máy gia tốc khác nhau:

- Máy gia tốc tia X, photon năng lượng thấp

- Máy gia tốc hai loại bức xạ: tia X, photon năng lượng trung bình và bức xạelectron

- Máy gia tốc hai loại búc xạ: tia X, photon năng lượng cao và bức xạ electron

- Máy gia tốc hai chùm tia năng lượng cao, điều khiển hoạt động bằng máy tính,

như: kỹ thuật xạ trị ba chiều 3D-CRT, kỹ thuật xạ trị điều biến liều, kỹ thuật xạ trị định

vị, kỹ thuật xạ trị cắt lớp …

Trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu này, em thực hiện đề tài : “Tìm hiểu

quy trình ứng dụng hệ Collimator đa lá - MLC trong kỹ thuật xạ trị ba chiều 3D -CRT” Đây là một kỹ thuật mới trên thế giới và đang được nghiên cứu, ứng dụng tại

Việt Nam

Mục đích đề tài :1/ Tìm hiểu về máy gia tốc tuyến tính LINAC trong điều trị ung thư

2/ Tìm hiểu các đặc tính vật lý của hệ collimator đa lá và ứng dụng trong kỹthuật xạ trị 3 chiều theo hình dạng khối u 3D-CRT

Ngoài phần mở đầu và kết luận, bài luận văn được chia thành bốn phần :

Chương 1: Tổng quan về ung thư và các phương pháp điều tri

Chương 2: Thiết bị xạ trị

Chương 3: Collimator đa lá - MLC trong máy gia tốc xạ trị ung thư

Chương 4: Ứng dụng kỹ thuật xạ trị ba chiều theo hình dạng khối u

(3D-CRT) bằng máy gia tốc Elekta với hệ MLC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC PHƯƠNG

PHÁP ĐIỀU TRỊ

1.1 Thế nào là ung thư

Trong cơ thể sống bình thường, quá trình sinh trưởng và phát triển các tế bàođược sinh ra và chết đi theo một cơ chế tự nhiên và chịu sự quản lý chặt chẽ của cơ thể

Cơ thể dùng quy luật này để kiểm soát và duy trì số lượng tế bào ở mỗi cơ quan ở mức

ổn định Ngược lại, các tế bào ung thư là các tế bào bất thường, được sinh ra khôngchịu sự quản lý của cơ thể và chết theo một nhịp độ nhanh hơn các tế bào bình thường

Ung thư được định nghĩa là sự rối loạn tế bào, tạo nên sự tập trung một khối lượng lớn tế bào do sự sinh sản quá nhanh, vượt quá số tế bào chết đi, hậu quả là khối

tế bào này dần dần xâm lấn và tàn phá các mô, các cơ quan của cơ thể sống.

Như vậy, ung thư là bệnh của tế bào Trong cơ thể chúng ta, nơi nào có tế bàosống, nơi đó có thể có ung thư Tóc, lông, móng là chất sừng, không phải là tế bào sốngnên không có ung thư

Các tế bào ung thư là các tế bào bất thường và chết theo một nhịp độ nhanh hơncác tế bào bình thường, không cân bằng với mức độ sinh sản ra các tế bào mới quánhanh Do đó, khối lượng mô ung thư ngày càng lớn Sự mất quân bình này do hai yếu

tố chính: các bất thường di truyền trong tế bào ung thư và sự bất lực của tế bào chủtrong việc tiêu diệt các tế bào này

Sự không cân bằng giữa mức độ sinh sản ra các tế bào mới và tế bào chết đi lànguyên nhân dẫn đến tế bào ung thư ngày càng lớn, chúng tạo thành những khối u ungthư Có thể chia khối u ung thư thành hai loại: U lành tính và u ác tính U lành thường

không gây nguy hiểm đến tính mạng người bệnh và có thể điều trị bằng phương pháp

phẫu thuật Những tế bào ung thư là ác tính có thể xâm lấn và chèn ép các cơ quan

số tế bào ung thư còn có thể theo mạch máu và hệ thống bạch huyết di cư đến những cơquan mới khác trong cơ thể, bám lại và tiếp tục sinh sôi nảy nở ra những khối u mới.Hiện tượng này được gọi là sự di căn Việc chèn ép cũng như xâm lấn vào các cơ quangiữ chức năng quan trọng, điều hòa sự sống như não, phổi, gan, thận khiến các cơ quannày không còn được thực hiện đúng chứa năng của nó và dẫn đến gây tử vong chongười bệnh Căn bệnh có tỉ lệ tử vong hang đầu và chiếm gần một phần năm tổng các

ca tử vong trên toàn thế giới chính là ung thư Như vậy, ung thư là một căn bệnh tấtnguy hiểm và cần phải được điều trị kịp thời khi mắc phải

1.2 Các phương pháp điều trị ung thư

Hiện nay có ít nhất ba phương pháp chính điều trị ung thư Đó là: phẫu thuật,

xạ trị và hóa trị Ngoài ra có thể điều trị kết hợp các phương pháp để đạt hiệu quả

mong muốn Việc lựa chọn phương pháp điều trị thích hợp là hoàn toàn phụ thuộc vàođặc điểm và từng giai đoạn ung thư khác nhau

Mục đích các phương pháp này là làm sao để tiêu diệt được nhiều nhất các tếbào ung thư mà làm tổn thương ít nhất có thể cho tế bào bình thường xung quanh

1.2.2 Xạ trị

Là phương pháp sử dụng bức xạ ion hóa để tiêu diệt các khối u Thông thường

xạ trị được dùng cho ung thư không áp dụng được bằng phẫu thuật hoặc khi đã phẫuthuật mà vẫn còn e ngại ung thư tái phát, nghĩa là xạ trị sẽ giúp phẫu thuật tiêu diệt tậngốc các tế bào ung thư Về cơ bản, xạ trị được chia ra làm hai loại chủ yếu: xạ trị chiếungoài và xạ trị áp sát( Exfermaltherapy and Brachytherapy)

Xạ trị chiếu ngoài (xạ trị từ xa): là phương pháp sử dụng: máy phát tia –X, máy

xạ trị cobalt-60, máy gia tốc tuyến tính LINAC, để hướng chùm bức xạ năng lượng caovào nơi bị ung thư đã được xác định theo các trường điều trị nhất định

Cho tới thời điểm hiện nay, xạ trị ngoài có ba kỹ thuật chính:

Kỹ thuật xạ trị thông thường (conventional Radiotherapy): kỹ thuật này phổ

biến trước đây.

Kỹ thuật xạ trị theo hình dạng khối u (3-D CRT: three dimension Conformal RadioTherapy): Với việc sử dụng ống chuẩn trực đa lá MLC, chùm bức xạ phát ra có

thể được điểu chỉnh theo hình dạng bất kì của khối u

Kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ bức xạ (IMRT- Intensity Modulation Radio Therapy): Đây là kỹ thuật xạ trị tiên tiến nhất hiện nay, hình dáng chùm tia không

những có thể điều chỉnh để ôm khít khối u mà cường độ bức xạ chùm tia phát ra còn cóthể điều biến được trên từng vùng tế bào khác nhau trong khối u

Xạ trị áp sát (Brachytherapy): là kỹ thuật điều trị mà khoảng cách giữa nguồn

phóng xạ và các tế bào ung thư là rất nhỏ Nguồn phát xạ phát ra từ nguồn Ir-192 cómức năng lượng phôton trung bình là 0.38MeV và chu kỳ bán rã là 74 ngày được đưavào cơ thể ngay tại vị trí của khối u

Hình 1.1 Máy phát nguồn dùng trong xạ trị áp sát

Mục đích của xạ trị luôn là làm sao để đưa một liều bức xạ hợp lý vào khối u đểtiêu diệt được nhiều nhất các tế bào ung thư, trong khi đó phải giảm thấp nhất đến mức

có thể liều bức xạ vào các cơ quan dễ tổn thương cho tế bào lành ở xung quanh là ítnhất

Để làm được điều này ta phải tính toán chính xác, che chắn bức xạ phù hợp khiđiều trị Các kỹ thuật xạ trị cũng như các phụ kiện kèm theo Máy xạ trị(máy cobalt,máy gia tốc thẳng) như: lọc nêm, dụng cụ bù trừ, block thường được sử dụng để tối

ưu quy trình này

Các phương pháp kết hợp: ngoài các phương pháp độc lập, để điều trị ung thưhiệu quả hơn, còn có thể kết hợp các phương pháp với nhau Ví dụ: phẫu thuật kết hợpvới xạ trị; phẫu thuật kết hợp với hóa trị; xạ trị kết hợp với hóa trị.

1.3 Cơ sở của xạ trị ung thư

Cơ sở của việc dùng bức xạ ion hóa để điều trị ung thư bao gồm cả cơ sở sinhhọc với đặc trưng trong quá trình phân chia của tế bào và cơ sở vật lý là kết quả tươngtác của chùm bức xạ với vật chất, cụ thể hơn đó là cơ thể người bệnh

Khi bức xạ tác dụng lên cơ thể, chủ yếu gây ra tác dụng ion hóa, tạo ra các cặpion có khả năng phá hoại cấu trúc phân tử của các tế bào, làm tế bào bị biến đổi hayhủy diệt trong cơ thể con người, nước chiếm tới trên 70% Khi bị chiếu xạ, H2O trong

tế bào bị phân chia thành H+ và OH- Bản thân các cặp H+, OH- này tạo thành các bức

xạ thứ cấp, tiếp tục phá hủy tế bào, sự phân chia tế bào sẽ chậm đi hoặc dừng lại Quátrình trình tương tác này có thể được chia làm hai loại Đó là tác động trực tiếp hoặc tácđộng gián tiếp tới DNA của tế bào

Tác động trực tiếp: Bức xạ ion hóa trực tiếp tác động lên DNA, làm cho cấu trúc

DNA bị sai hỏng

Tác động gián tiếp: Bức xạ ion hóa tương tác với các phân tử nước trong cơ thể

sinh vật tạo ra các gốc tự do:

-Các gốc tự do có một electron lẻ và không có cấu hình đòi hỏi một phân tử bền.Chúng là những thực thể gây phản ứng rất mạnh, có thời gian sống khoảng microgiay

và tác động trực tiếp tới các phân tử sinh học như protein, lipit, DNA gây ra các hỏnghóc về cấu trúc và hóa học đối với các phân tử này Những hỏng hóc như vậy sẽ dẫntới:

- Sự ngăn cản phân chia tế bào

- Sự sai sót của nhiễm sắc thể

- Đột biến gen

- Làm tế bào chết

xuất hiện của các hiệu ứng sinh học có thể diễn ra trong vài giây thậm chí hàng nhiềunăm

CHƯƠNG II: CÁC THIẾT BỊ XẠ TRỊ

2.1 Máy xạ trị Cobalt-60

Trước đây, việc xạ trị ung thư ở Việt Nam chỉ được thực hiện bằng máy xạ trị sửdụng các tia gamma, có 2 mức năng lượng là 1,17 và 1,33MeV của đồng vị phóng xạCobalt-60 Xạ trị từ xa bằng máy cobalt-60 được sử dụng đầu tiên ở bệnh viện K năm

1965 Xạ trị có vai trò to lớn trong điều trị nhiều loại ung thư như vú, vòm họng, đầu

Tuy nhiên, trong thực tế điều trị máy xạ trị Cobalt có nhiều những nhược điểmsau:

+ Máy xạ trị Cobalt là loại máy sử dụng chùm bức xạ gamma phát ra do sự phân

rã của đồng vị phóng xạ Co-60 là một đồng vị phóng xạ nhân tạo Suất liều bức xạ thấp

và giảm theo thời gian, càng về sau thì thời gian điều trị càng phải kéo dài

+ Bức xạ gamma phát ra trong quá trình phân rã có hai mức năng lượng1,17MeV và 2,33MeV, năng lượng trung bình là 1,25 MeV Các mức năng lượng này là

cố định, đặc trưng cho sự phân rã của đồng vị Co-60 Mức năng lượng cố định này làmcho việc điều trị trở nên kém linh hoạt trong việc điều trị ung thư với vị trí của các khối

u khác nhau

+ Trường chiếu của máy Cobalt chỉ có dạng hình chữ nhật, kích thước 5×5 đến30×30 cm Để chùm tia bao chùm hết các tế bào ung thư, cần phải chiếu cả một thể tích

mô lành rất lớn Tác dụng không mong muốn do đó rất đáng kể

+ Liều mặt da cao: Đối với những khối u rất nông, nằm rất gần bề mặt da, khiđiều trị bằng máy Cobalt, liều bức xạ cực đại giải phóng nằm ở độ sâu hơn vị trí củakhối u Như vậy, khi điều trị khối u nông bằng máy Cobalt thì liều không tập trung vàokhối u và ảnh hưởng lớn tới những vùng mô lành nằm sâu trong da Để khắc phục điềunày, nếu điều trị bằng máy Cobalt thì người ta phải sử dụng them một dụng cụ, gọi làdụng cụ bù trừ Dụng cụ bù trừ có tác dụng đưa vùng liều bức xạ cực đại về gần bề mặt

da hơn, như vậy sẽ tập trung được liều vào những khối u nằm rất gần bề mặt da Việc

sử dụng dụng cụ bù trừ này là tương đối bất tiện với những khối u trong trường hợpnày

Sự bất tiện khắc phục hoàn toàn bằng việc sử dụng chùm bức xạ electron Bởi vìcác cường độ chùm điện tử có thể giảm rất nhanh, đáp ứng yêu cầu điều trị Hơn nữa

xạ trị sẽ mất hẳn ở độ sâu 5 cm cả hai điều này khiến những vùng lành ít bị tổn thươnghơn

+ Liều sâu phần trăm thấp: Đối với những khối u nằm sâu trong cơ thể, ví dụnhư một khối u nằm giữa phổi, các bề mặt da trung bình 8 cm, liều xạ của máy Cobaltkhi vào đến đây lại quá thấp bởi vì liều cực đại tập trung tại độ sâu cách bề mặt da 0,5

cm

Để giúp cho việc điều trị trong trường hợp này đạt hiệu quả tốt hơn, cần phải cóchùm bức xạ photon có mức năng lượng cao, để đưa vùng liều cực đại sâu hơn vào cơthể Mặt khác thực nghiệm cho thấy chùm photon có năng lượng càng lớn thì hiệntượng tán xạ càng ít

Như vậy, để điều trị ung thư linh hoạt với những khối u ở những vị trí khác nhautrong cơ thể đòi hỏi phải có những chùm bức xạ khác nhau như electron và photon,đồng thời với điều đó là với mỗi loại bức xạ phải có nhiều mức năng lượng Sự đa dạng

và linh động này giúp cho ta có thể điều trị được tất cả các khối u ở bất cứ vị trí nào.Máy gia tốc ra đời hoàn toàn có thể đáp ứng được những đòi hỏi này

2.2 Máy gia tốc tuyến tính- LINAC

Hiện nay ở các nước tiên tiến không dùng máy Cobalt-60 trong xạ trị ung thư và

đã được thay bằng máy gia tốc tuyến tính - LINAC

Ngày 8/11/1895, Wilhem Conrad Roentgen phát hiện ra tia X, chỉ 5 tháng sau đó(tháng 3/1896) một bệnh nhân ung thư vòm họng đã được điều trị bằng loại tia này, đây

là một mốc quan trọng trong việc ứng dụng năng lượng bức xạ vào mục đích điều trịbệnh ung thư Năm 1931, máy gia tốc 700 kV ra đời được đặt tại Bệnh viện MemorialNew York, không lâu sau đó các máy gia tốc sử dụng loại biến áp cộng hưởng đã đượcđưa vào sử dụng, từ đó máy gia tốc thực sự đã trở thành một công cụ tiên tiến với côngnghệ cao, phục vụ cho lĩnh vực điều trị ung thư, đặc biệt từ những năm đầu 1970 cácmáy LINAC ra đời đã đánh dấu một mốc quan trọng mới của công nghệ này

Hình 2.2 Máy gia tốc tuyến tính- LINAC điều trị ung thư

LINAC phát 2 loại bức xạ: chùm hạt electron được gia tốc trực tiếp và chùmphoton tia X được tạo ra do chùm điện tử đập vào đối âm cực sinh ra bức xạ hãm Nănglượng của chùm tia có rất nhiều mức khác nhau, từ 3MeV, 6MeV đến 15 MeV,18MeV…

Các thế hệ máy LINAC đầu tiên có collimator giống máy Cobalt-60 Sau đó,năm 2006 tại Hoa Kỳ, kỹ thuật IMRT đã được thực hiện với máy LINAC không cóMLC bằng việc sử dụng hệ thống collimator với các ngàm chuyển động độc lập Kỹthuật này sử dụng thuật toán DAO (direct aperture optimzation) nhằm tối ưu hoá liều

xạ trị qua việc đồng thời chia các trường chiếu ở nhiều góc độ khác nhau thành nhiềuphân đoạn hình chữ nhật (segments) với các trọng số khác nhau (weights) Việc nàynhằm tối ưu hoá liều cao nhất theo hình dạng khối u và liều cho phép giới hạn ở tổchức lành Tại Việt Nam, ngày 8/7/2008 bệnh nhân ung thư đầu tiên đã được điều trịbằng kĩ thuật này tại bệnh viện K

Máy hiện đại có chuẩn trực chùm tia (collimator) đa lá (MLC) với sự điều khiển

tự động của máy tính, cho phép thực hiện được các kỹ thuật điều trị chiếu xạ 3D, chiếu

xạ điều biến liều (IMRT) IMRT là một kỹ thuật hiện đại trong điều trị ung thư, liều xạđược phân bố tối đa theo hình dạng khối u được hạn chế tối thiểu ở tổ chức lành xungquanh

Hình 2.3 Mô hình chiếu xạ lập thể 3D

Để thực hiện kỹ thuật chiếu 3D, chiếu quay, dao gamma (gammaknife) và daotia X (cyberknife) ra đời, được ứng dụng ngày càng rộng rãi và hiệu quả Dao tia Xthực chất là một máy gia tốc LINAC năng lượng 6 MeV được gắn trên một tay robot 6khuỷu rất linh động, có thể tạo ra chùm tia hội tụ với tâm điểm là khối u Còn daogamma sử dụng bức xạ tia gamma của nguồn Co-60 Dao gamma cổ điển sử dụng 201nguồn Co-60 sắp xếp trên một mũ chụp hình cầu có các collimator định hướng Nhờ kỹthuật định vị không gian 3 chiều, thiết bị này đem lại độ chính xác cao, hiệu quả điềutrị tốt và an toàn

Hình 2.4 Gammaknife (chùm gamma của Co-60 hội tụ tại khối u)

Hệ gamma quay cũng dựa theo nguyên lý dao gamma cổ điển nhưng thay chocollimator cố định là hệ thống collimator quay quanh đầu Hệ thống xạ phẫu gammaquay sử dụng bộ điều khiển đồng tâm (isocenter) được tạo bởi 30 nguồn phóng xạ Co-

60 Nhờ bộ collimator quay mà hệ gamma quay không đòi hỏi phải chụp mũ và cố định

mũ định hướng Với hệ thống gamma quay, suất liều tại các điểm đồng tâm có thể đạt3Gy/phút Dao gamma cho phép có thể điều trị với suất liều lớn trên 10Gy, do đó với xạtrị thông thường trước đây phải kéo dài 30 - 35 buổi chiếu thì với dao gamma chỉ cần 1 -

5 buổi chiếu, tiện lợi hơn cho người bệnh, đạt kết quả nhanh như cuộc mổ, vì thế nên vớidao gamma người ta gọi là xạ phẫu thay cho thuật ngữ xạ trị trước đây

Để đạt được liều đủ lớn ở điểm hội tụ và liều cực tiểu tới các mô lành xungquanh, các chùm tia gamma phát ra từ các nguồn phải mảnh và hội tụ tốt Vì vậy, vềnguyên tắc chỉ nên dùng dao gamma để tiêu diệt các khối u có kích thước nhỏ, thườngdưới 5cm

Dao tia X ngoài những chỉ định như dao gamma, do có năng lượng lớn hơn nêncòn có chỉ định xạ phẫu cho cả u ngoài não như u gan, u phổi

Gần đây một số công nghệ mới điều trị ung thư bằng bức xạ proton, neutronnhanh, neutron chậm và neutron bắt nguyên tố Boron, bằng các hạt nặng đã được ứngdụng Các thiết bị này đều có ưu điểm là chùm hạt có năng lượng lớn, lên đến hàngtrăm MeV, tuân theo hiệu ứng đỉnh Bragg, nghĩa là giải phóng năng lượng ở cùng một

độ sâu trong mô; điều đó cho phép tập tạo ra năng lượng cực đại tại khối ung thư, trongkhi đó ở các mô lành lân cận liều chiếu lại rất thấp, điều đó sẽ đưa lại hiệu quả điều trịkhỏi bệnh và giảm thiểu được các biến chứng do tia xạ gây nên

Hình 2.5 Hiệu ứng đỉnh Bragg của bức xạ proton

Cùng với các thế hệ máy xạ trị, các công cụ hỗ trợ cũng lần lượt ra đời giúp choviệc điều trị được tối ưu hoá, đạt hiệu quả cao nhưng lại giảm thiểu được các biếnchứng trong điều trị như:

- Lập kế hoạch điều trị theo không gian 3 chiều (3D)

- Mô phỏng bằng máy CT

- Các thiết bị chụp phim điện tử kiểm tra trong điều trị

Độ sâu trong mô

Đỉnh Bragg chùm proton

Tia γ

CHƯƠNG III: COLLIMATOR ĐA LÁ –MLC

TRONG MÁY XẠ TRỊ UNG THƯ

Với sự ra đời của tia X những ứng dụng của nó ngày càng phong phú Trong đómáy phát tia –X 150 kV và 300 kV được sử dụng rất hiệu quả lần lượt cho điều trị ungthư da và cho sự làm giảm bớt các triệu trứng tạm thời Tuy nhiên tính chất vật lý củatia này không đáp ứng được các yêu cầu điều trị các khối u sâu bên trong Việc nghiêncứu chùm bức xạ với mức năng lượng cao hơn, đồng nghĩa với khả năng đâm xuyênlớn hơn, đã dẫn đến sự phát triển của máy xạ trị Cobalt-60 Phổ chùm tia gammaphát ta từ nguồn Cobalt-60 có 2 đỉnh năng lượng tại 1,17 MeV và 1,33 MeV, chonăng lượng photon trung bình khoảng 1,25 MeV, chùm bức xạ này có thể đượcdùng để điều trị tốt những khối u nằm gần bề mặt da, sâu trong da một khoảng cỡ0,5 cm Tuy nhiên tính chất vật lý của chùm tia gamma này vẫn còn có một số mặthạn chế việc điều trị các khối u sâu bên trong như: liều lượng ở bề mặt tương đốilớn và 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 của máy gia tốc đã tạo rabước ngoặt lớn trong điều trị ung thư Trong chương này ta tìm hiểu nguyên lý cấutạo chung của máy gia tốc

3.1 Nguyên lý và cấu tạo máy gia tốc thẳng

Máy gia tốc là thiết bị làm tăng tốc các hạt tích điện như hạt alpha, proton,electron bằng điện trường Những máy gia tốc đầu tiên ra đời là các máy gia tốc thẳngkiểu tĩnh điện Đó là máy gia tốc WaltonCockroft và VandeGraff Lawritson và Sloan

đã cải tiến đưa ra loại máy gia tốc thẳng không sử dụng điện trường một chiều để giatốc mà dùng điện trường xoay chiều Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật,đặc biệt là công nghệ vi sóng, các loại máy gia tốc ra đời và những nguồn phát sóngsiêu cao tần cho phép gia tốc các loại hạt tới những mức năng lượng khác nhau từ thấptới cao và siêu cao Thay đổi tần số vi sóng sẽ làm thay đổi động năng của chùm điện

tử Các máy gia tốc thẳng hiện đại dùng các sóng siêu cao tần có thể làm cho chùm hạt

vi mô chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng (khoảng 1000 MV hoặc 1BV)

3.1.1 Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ khối của máy gia tốc thẳng trong xạ trị

- Thân máy đứng: Được thiết kế để chịu tải, nâng đỡ cần máy, mặt khác có thể

chứa: máy phát sóng, súng điện tử, ống dẫn sóng gia tốc

- Máy phát sóng: Máy phát sóng gồm hai thành phần chính: Nguồn phát sóng

(Klystron hoặc Magnetron) và bộ điều chế xung

Magnetron và Klystron: Là các nguồn phát vi sóng hoạt động dưới dạng xungngắn cỡ một vài μs Cả hai được lắp thêm bộ điều chỉnh tần số tự động AFC để có thểduy trì hoạt động với tần số tối ưu

Hình 3.1 Mô hình máy gia tốc thẳng trong xạ trị

- Súng điện tử: Là thiết bị phát ra electron, nó gồm có hai loại chính là loại hai

cực và loại ba cực

- Thân máy: Chứa hệ thống gia tốc electron, đầu máy điều trị Cần máy được

gắn vào thân máy đứng và có thể quay được quanh trục vuông góc với nó

- Hệ thống gia tốc electron: Gia tốc chùm electron tới năng lượng cao nhờ vi sóng.

- Đầu máy điều trị: Bao gồm bia tia-X được dùng để tạo ra chùm photon xạ trị

nhờ hiệu ứng tạo bức xạ hãm khi chùm electron (đã được gia tốc) tương tác với bia.Ống chuẩn trực thường được cấu tạo bởi hai cặp ngàm để tạo dạng chùm bức xạ theohình chữ nhật, các khối che chắn để tạo hình dạng trường chiếu thích hợp, các bộ lọcphẳng dùng để làm phẳng chùm bức xạ tạo ra tính đồng nhất, bộ phận kiểm soát liềulượng Ngoài ra đầu máy điều trị còn có thể thêm vào một số thiết bị để thay đổi cường

độ chùm bức xạ như: Dụng cụ bù trừ mô, lọc nêm, ống chuẩn trực nhiều lá

Hình 3.2 Sơ đồ khối của máy gia tốc thẳng trong xạ trị

- Giường bệnh: Là nơi đặt bệnh nhân và bố trí các tư thế xạ trị Nó có thể quay

được quanh trục trên mặt phẳng nằm ngang và cũng có thể nâng lên, hạ xuống để tạokhoảng cách điều trị thích hợp

- Bảng điều khiển: Là thiết bị điều khiển các hoạt động của máy gia tốc như:

quay, đặt vị trí cho các jaw trong ống chuẩn trực để định vị trường điều trị…

- Nguồn cao áp: Cung cấp nguồn điện một chiều cho máy phát sóng.

Ngoài ra Linacs còn có một số bộ phận khác không được thể hiện trên hình vẽ

đó là: các cuộn hội tụ và lái tia, hệ thống nước làm mát, hệ thống bơm ion hút chânkhông, hệ thống bảo vệ chống lại sự rò rỉ bức xạ…

Bên cạnh đó còn rất nhiều phần khác đi kèm với máy gia tốc là:

- Hệ thống collimator chuẩn thông dụng,

- Hệ thống laser xác định trục quay của máy, trục thẳng đứng của chùm tia, bộhiển thị chùm tia bằng ánh sáng nhìn thấy,

- Hệ thống camera theo dõi, hệ thống đàm thoại giữa bác sĩ và bệnh nhân,

- Hệ thống máy tính điều khiển thiết bị; màn hình thông báo các số liệu liênquan tới việc điều trị,

- Hệ thống che chắn phóng xạ,

- Hệ thống tự ngắt máy gia tốc khi có sự cố

- Các hệ thống liên quan đến quá trình điều trị bằng máy gia tốc bao gồm:

+ Giường máy có thể điều khiển lên, xuống, quay theo các góc,

+ Hệ thống tính liều lượng và lập kế hoạch điều trị,

+ Hệ thống đo liều: máy đo tia phóng xạ, máy đo phòng hộ tia xạ,…

+ Hệ thống làm khuôn chì,…

Hình 3.3 Các bộ phận chính của máy gia tốc xạ trị

3.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc trong xạ trị

Các electron được sinh ra do bức xạ nhiệt từ súng điện tử, do catode được nungnóng Các electron sinh ra từ súng điện tử được điều biến thành các xung sau đó đượcvào buồng tăng tốc

Buồng tăng tốc có dạng cấu trúc dẫn sóng, ở đó năng lượng cung cấp choelectron được lấy từ bộ phát sóng siêu cao tần với tần số khoảng 3000 MHz Bức xạ visóng phát ra dưới dạng xung ngắn Các bức xạ này được tạo ra bởi các bộ phát tần số visóng, đó là các “van” magnetron và klystron Klystron thường được dùng với các máygia tốc năng lượng cao với năng lượng đỉnh là 5 MW hoặc hơn nữa để gia tốc điện tử.Các electron được phun vào ống dẫn sóng sao cho đồng bộ với xung của bức xạ visóng để chúng có thể được gia tốc Hệ thống ống dẫn sóng và súng electron được hútchân không sao cho các electron gia tốc có thể chuyển động trong đó mà không bị vachạm với nguyên tử khí

Chùm electron được gia tốc trong buồng tăng tốc có xu hướng phân kỳ và khôngchuyển 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 ghépkhông 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 gia tốc phải được lái một cáchchủ động Trước hết sử dụng một điện trường hội tụ đồng trục để hội tụ chùm tia theoquỹ đạo thẳng Sau đó các cuộn lái tia tạo ra từ trường tác dụng lực lên các electron đểdẫn chùm tia đi đúng theo hướng ống dẫn sóng từ đó hướng ra ngoài theo đường congnào đó hoặc được uốn để hướng đến bia tạo tia X.

Khi máy gia tốc ở chế độ phát chùm electron thì chùm electron được đưa trựctiếp vào đầu điều trị qua một cửa sổ nhỏ Sau đó được tán xạ trên các lá tán xạ hoặcđược một từ trường quét ra trên một diện rộng theo yêu cầu của hình dạng, diện tíchtrường chiếu trong các trường hợp điều trị cụ thể Chùm tia được tạo hình dạng bằngcác bộ lọc phẳng, nêm, collimator sơ cấp, thứ cấp Liều lượng được kiểm soát bằng cácdetector

Còn nếu chế độ phát tia X thì chùm electron đã được gia tốc lại được uốn theomột đường cong thiết kế để đập vào bia Chùm electron có động năng lớn xuyên sâuvào bia, tương tác với các nguyên tử vật chất và bị hãm lại, phát ra tia X năng lượngcao Phổ năng lượng của tia X phát xạ và suất liều bức xạ phụ thuộc vào mức nănglượng 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

Hầu hết các máy gia tốc xạ trị hiện nay đều có 2 chế độ phát chùm photon vàchế độ phát 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 sửdụng chế độ phát tia X và được rút vào khi phát chùm electron Trong quá trình hoạtđộng, khi hãm chùm electron, bia tia X bị nóng lên, do đó cần có hệ thống làm nguộibằng nước

Với mục đích điều trị, máy gia tốc được thiết kế cơ khí chuyển động linh hoạtnhư cần máy và giường điều trị Các hệ thống này đều được kiểm soát an toàn bằngmột chuỗi khóa liên động điện, cơ khí, nhiệt độ, áp suất và kiểm soát chùm bức xạ vớinhau

Đối với máy hiện đại có các MLC với sự điều khiển tự động của máy tính Điềunày giúp thực hiện tốt hơn kỹ thuật điều trị 3- D CRT và kĩ thuật IMRT theo hình tháikhối u Do đó phạm vi ứng dụng của máy gia tốc được mở rộng Vì vậy có thể coi máygia tốc là một nguồn phóng xạ nhân tạo đặc biệt phát ra đủ các loại tia có cường độ vànăng lượng mong muốn

Ưu điểm của máy gia tốc

Phương pháp xạ trị sử dụng máy gia tốc tuyến tính là một bước tiến lớn trong kỹthuật xạ trị hiện đại So với máy Cobalt-60, máy gia tốc có những ưu điểm sau:

- Máy gia tốc có thể cho hai loại chùm tia là chùm electron và chùm photon Cóthể điều khiển được năng lượng chùm tia phát ra từ máy gia tốc

- Kích thước của vùng bán dạ chùm tia nhỏ, suất liều bức xạ cao

- Không cần thay thế nguồn bức xạ như trường hợp máy Cobalt

- Độ an toàn phóng xạ cao, do máy gia tốc không có nguồn phóng xạ, nó chỉphát chùm tia khi hoạt động

- Các đặc tính của chùm tia tốt hơn

- Photon có năng lượng càng cao thì khả năng đâm xuyên càng lớn và hiệu quảsinh học càng cao

- Khoảng cách giữa nguồn xạ và da bệnh nhân càng lớn thì sự phân bổ liềulượng bức xạ ở mô bệnh sâu dưới đó càng đồng nhất trong thể tích khối u Tuy nhiêntăng khoảng cách đó sẽ kéo theo sự suy giảm cường độ chùm tia chiếu tới Để khắcphục sự suy giảm cường độ đó càng phải có các photon với mức năng lượng cao hơn

- Tia đâm xuyên càng lớn khi vào cơ thể bệnh nhân càng tạo nên suất liều điềutrị sâu tốt hơn, đồng thời liều gây hại cho các mô lành trên đường xuyên qua càng íthơn Sự tán xạ ra mô lành xung quanh u càng ít hơn khi năng lượng chùm photon cànglớn

- Chùm tia càng mạnh càng tạo ra mặt phẳng đồng liều trong mô bệnh tốt hơn.

Vì vậy người ta phải sử dụng máy gia tốc trong xạ trị ung thư và sự ra đời máygia tốc đã tạo ra bước ngoặt lớn trong điều trị ung thư Và để đáp ứng yêu cầu cao nhấtcho mục đích xạ trị, máy gia tốc phải được thiết kế đạt yêu cầu cơ bản:

- Chùm bức xạ phát ra từ máy gia tốc phải được xác định rõ năng lượng và cóthể thay đổi được kích thước

- Liều lượng bức xạ của chùm tia phải đồng đều

- Liều lượng bức xạ phát ra từ thiết bị phải ổn định trong suốt thời gian sử dụng.nghĩa là năng lượng, cường độ và vị trí chùm tia có thể kiểm soát được, có thể đo đạcmột cách chính xác

- Hướng của chùm tia bức xạ có thể thay đổi được để có thể điều chỉnh đượcđến mọi vị trí khác nhau

- Hệ thống giường điều trị có thể chuyển động được theo ba chiều với độ chínhxác cao

- Hệ thống cơ khí ổn định, linh hoạt Có hệ thống đo liều bức xạ, cảnh báo độnhiễm phóng xạ, che chắn đảm bảo khi vận hành thiết bị, tự động ngắt máy khi có sựcố

Để chính xác hơn và hỗ trợ máy LINAC trong quá trình sử dụng và ứng dụngtrong điều trị ưng thư cần đến các công đoạn chụp X quang, chụp cắt lớp vi tính, chụpcộng hưởng từ, hình ảnh dẫn đường để xác định chu vi, thể tích, vị trí khối u để lập kếhoạch điều trị chính xác Các công đoạn hỗ trợ cho việc xạ trị bằng máy gia tốc có thểđược mô tả trong hình 3.4

Hình 3.4 Mô hình hệ thống hoàn chỉnh các thiết bị dùng trong xạ trị

Ngoài ra người ta sử dụng công nghệ MLC Việc tạo ra các chùm tia bức xạ cóhình dạng tùy ý (không phải là vuông góc) là cần thiết trong thực tế điều trị, để cho saocho thể tích khối u được chiếu xạ tập trung và giảm tối thiểu cho các mô lành xungquanh Mặc dù hình dạng chùm tia khi sử dụng các khối che chắn đều có ở hầu hết cácmáy điều trị, song việc tạo hình dạng tự động cho các chùm tia là yêu cầu cao hơn đốivới các máy hiện đại Hệ thống MLC đã được chế tạo để đáp ứng yêu cầu đó (Jordan

và Williams - 1994)

3.2 Hệ thống collimator đa lá (MLC)

Bộ chuẩn trực Collimator đa lá dùng trong máy gia tốc tuyến tính xạ trị ung thư

là một thiết bị dùng để định dạng chùm tia, gồm 2 dãy các lá kim loại có thể chuyểnđộng độc lập Tùy theo hãng sản xuất, mỗi dãy lá có thể từ 30, 40 hoặc 60 lá

Mỗi lá này có thể được điều khiển để dịch chuyển bằng tay hoặc bằng mô tơ tớinhững vị trí theo ý muốn một cách độc lập Sau khi vị trí của các lá collimator đã đượcthiết lập, nhìn theo hướng chùm tia ta có hình dạng theo khối u thực tế như hình 3.5

Hình 3.5 Hình dạng của khối u nhìn theo hướng chùm tia

Hình 3.5 mô tả một cách đơn giản hệ MLC, nó gồm 2 dãy nhiều lá chuyểnđộng đối xứng qua trục, mỗi một lá có thể định vị một cách độc lập nhau Các lá có bềdày một cách hợp lý, đủ để bảo vệ còn 1% liều lượng sơ cấp, các tổ chức mô cần chechắn thường là chì, có độ dày 7cm, chiều ngang mỗi lá thường che khoảng 1cm tại mặtphẳng trung tâm Vị trí chuyển động và định vị của mỗi lá có độ sai số nhỏ hơn 1mm

Có nhiều cách chế tạo hệ MLC, song thường là nằm trong 3 loại chủ yếu sau:

- Loại chỉ để làm chuẩn trực chùm tia (hình nón sơ cấp).

- Loại mà các lá lắp trên hệ độc lập đối với đầu máy thông thường

- Loại nhiều lá và collimator phụ thay thế hoàn toàn đầu máy thông thường

Hình 3.6 Hệ MLC đơn giản.

3.2.1 Nguyên lý hoạt động của MLC

MLC tạo ra những trường chiếu xạ có hình dạng tương ứng với hình dạng tựnhiên của khối u cũng như hình dạng của bộ phận cần bảo vệ che chắn một cách nhanhchóng, có thể điều chỉnh một cách linh hoạt

Để thực hiện được kỹ thuật này người ta sử dụng một hệ máy tính với cấu hình

collimator

Trường chiếu

+ Các bộ biên mã tuyến tính: Người ta sử dụng những bộ đo phân thế để xácnhận vị trí các lá trong hệ thống MLC Những bộ đo phân thế này có thể xác định vị trícủa bất kỳ lá collimator riêng biệt nào trong hệ thống Để đảm bảo an toàn hơn, 2 bộ đophân thế với tín hiệu ra tương đương được sử dụng.

+ Hệ thống video quang học: Hệ thống xác định này sử dụng cùng nguồn sángdùng cho định vị bệnh nhân và cho xác nhận vị trí các lá Một thiết bị phản chiếu đượcgắn gần mỗi lá, ánh sáng được phản chiếu từ đó trở lại camera Tín hiệu ánh sáng phản

xạ được số hóa và đưa vào một thiết bị xử lý hình ảnh trong hệ điều khiển MLC

- Cơ cấu điều khiển các lá: Mỗi lá có một motor nhỏ được điều khiển một cáchchính xác theo hướng cố định Các chuyển động quay của motor sau đó được chuyểnthành các chuyển động thẳng để dịch chuyển các lá đến vị trí mong muốn Các thanhvít thường được sử dụng để biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng Vận tốcdịch chuyển của các lá từ 0,2 mm/s đến cao nhất là 50 mm/s phụ thuộc vào thiết kế

3.2.2 Cấu trúc hình học và đặc tính cơ khí

a Cấu trúc của lá collimator

Độ dày của lá, xác định độ phân giải chùm tia một cách chính xác; độ cao đượcxác định bởi sự rò rỉ cho phép, thông thường là 50-70mm với vật liệu volfram, có tínhđến năng lượng của tia X; chiều dài chủ yếu cho phép bao phủ trường chiếu, một nửacủa trường chiếu cực đại 400mm, được mô tả hình 2.7

Các thông số kỹ thuật quan trọng nhất của một MLC là cấu trúc hình học và cácđặc tính cơ khí được mô tả trên hình 2.8 như là :

- Kích thước trường chiếu lớn nhất

- Độ dày của một lá

- Khoảng dịch chuyển lớn nhất qua tâm

- Khoảng giao nhau giữa các lá đối diện

Hình 3.7 Các thông số của 1 lá

Hình 3.8 Các thông số cơ khí quan trọng của MLC

b Kích thước trường chiếu lớn nhất

Có 2 loại MLC được sử dụng hiện nay:

- Loại MLC tích hợp trên máy (được gắn trực tiếp trên đầu máy điều trị), tạo cáctrường chiếu vừa và lớn: kích thước trường chiếu lớn nhất đến 40x40cm2

- Loại MLC lắp ngoài, được sử dụng như một phụ kiện, tạo các trường chiếunhỏ: kích thước trường chiếu lớn nhất 10x10cm2

Cao

Dài

Rộng

khoảng dịch chuyển lớn nhất qua tâm Kích thước trường

chiếu lớn nhất

Độ dày

1 lá

Cạnh bên

Đầu cuối

Bảng 3.1: Một số thông số kỹ thuật của MLC của một số hãng khác nhau

Company

BrainLAB(m3)

Radionics Siemens

(MRC)µ-MLC

Siemens(MRC)Moduleaf

3DLine(Wellhof- e)

DirexAccuLe-f

c Độ dày của lá collimator

- MLC tích hợp trên máy:

Các MLC được tích hợp trên đầu máy, điều khiển bằng phần mềm máy tính có

độ dày khoảng 0,5-1cm (tính trong mặt phẳng đồng tâm, vuông góc với chiều dịchchuyển, độ chính xác vị trí là 1mm trong hướng dịch chuyển)

Độ dày của lá thường phải phù hợp với kích thước và hình dạng phức tạp củakhối u

Ví dụ: Chiều dày của lá collimator là 10mm thì có thể hoàn toàn đáp ứng tốttrong trường hợp ung thư tuyến tiền liệt, tuy nhiên trong trường hợp với những khối u

có thể tích nhỏ gần cột sống thì kích thước trường chiếu 10mm là quá lớn Khi đó, độdày của lá là 5mm là hợp lý nhất

Một số MLC hiện đang được sử dụng trên thế giới hiện nay có các phần độ dàykhác nhau, các lá ở phần giữa của mỗi dãy có độ dày nhỏ hơn phần ở hai bên

- Đối với các MLC được lắp ngoài:

Loại MLC này chủ yếu để tạo ra các trường chiếu kích thước nhỏ trong thựchiện kỹ thuật xạ phẫu và xạ trị định vị theo không gian ba chiều với mục tiêu phân bốliều đồng đều vào khối u

Loại MLC này được kết nối như một phụ kiện của máy gia tốc

Độ phân giải hay độ dày của lá khoảng 1,5- 4 mm

- Độ dày lá tối ưu của MLC:

Các MLC có độ dày lá càng mỏng thì hiệu quả phân bố liều càng tốt, điều nàyđược xác nhận từ thực tế khi chúng ta sử dụng MLC trong điều trị với các trường chiếu