Phương pháp đánh giá kế hoạch xạ trị điều biến cường độ trong ung thư vòm họng

PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP PHƯƠNG PHÁP k0 TRONG PHÂN TÍCH KÍCH HOẠT NEUTRON TRONG VÙNG NĂNG LƯỢNG THẤP

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN – KỸ THUẬT HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KẾ HOẠCH XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ TRONG UNG THƯ VÒM HỌNG SVTH: Nguyễn Thị Hồng Trang CBHD: ThS Dương Thanh Tài CBPB: ThS Nguyễn Tấn Châu TP Hồ Chí Minh - 2016 LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn em Th.S Dương Thanh Tài Nếu tận tâm hướng dẫn, bảo em bước suốt thời gian vừa qua khóa luận khơng hồn thành mong đợi Thầy ln nhắc nhở, động viên, tin tưởng tạo điều kiện cho em hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn tới quý Thầy Cô Bộ môn vật lý hạt nhân- Kỹ thuật hạt nhân, Đại học Khoa học tự nhiên, Thành phố Hồ Chí Minh, ln tạo cho em môi trường học tập tốt, cho lời khuyên, truyền đạt kiến thức khoa học hết lòng giúp đỡ em ln hỗ trợ em có vấn đề suốt năm vừa qua q trình làm khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn tới tập thể Kỹ sư, Bác sĩ, Khoa Y học Hạt nhân, Bệnh viện Đa Khoa Đồng Nai tạo điều kiện tốt cho em tìm hiểu sử dụng phần mềm Prowess Panther 4.6 trình lập kế hoạch xạ trị Bệnh viện Em xin chân thành cảm ơn cán phản biện đọc, góp ý hướng dẫn em chỉnh sửa để hoàn thiện tốt khóa luận Quan trọng nhất, em xin cảm ơn Bố mẹ luôn bên cạnh em, ln khuyến khích, cho em lời khun, ủng hộ em ngày Tình yêu ủng hộ Bố mẹ hỗ trợ em suốt thời gian đại học, động lực lớn giúp em TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 Sinh viên Nguyễn Thị Hồng Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .v MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ 1.1 Vai trò xạ trị .3 1.2 Các mục tiêu xạ trị .3 1.3 Một số khái niệm liều 1.4 Cơ sở xạ trị ung thư 1.4.1 Cơ sở sinh học xạ trị 1.4.2 Cơ sở vật lý .8 1.4.2.1 Tương tác photon với vật chất 1.4.2.2 Những khái niệm vật lý xạ trị .10 1.5 Một số kỹ thuật xạ trị .13 CHƯƠNG XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ (IMRT) .17 2.1 Nguyên lý kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ IMRT 18 2.1.1 Kỹ thuật xạ trị IMRT 18 2.1.2 IMRT tối ưu 3D-CRT 19 2.1.3 Điều biến cường độ chùm tia 19 2.2 Quy trình lập kế hoạch xạ trị IMRT .21 2.2.1 Nhập liệu ảnh vào hệ thống lập kế hoạch xạ trị 22 2.2.2 Vẽ thể tích khối u quan trọng yếu 23 2.2.3 Định nghĩa trọng số (constraint) theo ICRU 50 .25 2.2.4 Sự khác phương pháp lập kế hoạch thuận kế hoạch ngược 26 2.2.5 Chỉ định liều, phân liều 27 2.2.6 Chọn mức lượng thiết lập trường chiếu 27 2.2.7 Tối ưu hóa phân bố liều 28 i CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾ HOẠCH XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ 31 3.1 Phân tích định lượng 32 3.1.1 Đánh giá kế hoạch dựa vào biểu đồ phân bố liều lượng - thể tích (Dose Volume Histogram - DVH) .32 3.1.1.1 Đánh giá phân bố liều tới khối u 32 3.1.1.2 Đánh giá liều vào quan lành xung quanh 33 3.1.2 Đánh giá phân bố liều kế hoạch JO-IMRT 34 3.2 Phân tích định tính 37 3.3.1 Dựa số tương quan liều (COIN) 39 3.3.2 Dựa số đồng (HI) .40 3.3.3 Chỉ số Gradient liều-độ chênh lệch liều (GI- gradient index) 41 3.3 So sánh JO-IMRT 3D-CRT nhóm bệnh nhân .41 3.4 Hiệu suất cấp liều xạ trị 44 KẾT LUẬN .46 KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3D-CRT Three dimensional conformal Xạ trị thích ứng ba chiều radiotherapy CT Computed tomography Chụp cắt lớp điện toán CTV Clinical target volume Thể tích bia lâm sàng DAO Direct aperture optimization Tối ưu hóa độ mở trực tiếp DVH Dose volume histogram Biểu đồ liều lượng - thể tích EUD Equivalent Uniform Dose Liều tương đương GTV Gross tumor volume Thể tích khối u nguyên phát ICRU International commission on Ủy ban Quốc tế đơn vị đo radiation units lường xạ Image guided radiation therapy Xạ trị theo hướng dẫn IGRT hình ảnh IMRT Intensity modulated radiation Xạ trị điều biến cường độ therapy IV Irì GI công cụ bổ sung dùng để đánh giá trường hợp [9] GI định nghĩa tỉ số thể tích 1/2 đường đồng liều định thể tích đường đồng liều định Ví dụ, kế hoạch chuẩn hóa đường đồng liều 50% liều định GI tỉ số thể tích 25% đường đồng liều định thể tích 50% đường đồng liều định GI phân biệt kế hoạch có độ tương quan tương tự với gradient liều phải khác cho thấy đường đồng liều định suy giảm liều cao bên ngồi thể tích bia, đồng thời GI công cụ nhằm để đo lường cách khách quan suy giảm liều bên khối u sử dụng để minh họa đường đồng liều định tối ưu Qua đó, để tạo kế hoạch với phân bố liều phù hợp, cần nhiều điểm đồng liều phải nằm thể tích bia vẽ trước Nếu nhiều điểm đồng liều chồng chất lên nhau, tạo nhiều điểm liều cao - “hot spot” khơng mong muốn Liều chỗ cao đáng kể so với chỗ kế hoạch xạ trị 3.3 So sánh JO-IMRT 3D-CRT nhóm bệnh nhân Với ba bệnh nhân DTM, PKT, LCTT có tổng cộng kế hoạch JO-IMRT, kế hoạch sử dụng trường chiếu giống với phân đoạn trường chiếu kế hoạch 3D-CRT tương ứng Bảng 3.5 tóm tắt liệu liều lượng cho kế hoạch 41 Bảng 3.5 Tổng hợp liều lượng thông số kế hoạch 3D-CRT JO-IMRT LCTT BN1 JO3DIMRT CRT JOIMRT 3DCRT JOIMRT 3DCRT 65,80 66,21 65,80 65,19 69,79 66,74 40,31 46,40 43,87 44,79 44,20 45,36 60,20 61,74 56,33 58,15 55,09 56,49 32,64 63,45 27,67 31,50 42,37 57,45 30,23 58,37 33,89 33,94 44,17 61,40 GTV COIN 0,84 0,66 0,83 0,39 0,92 0,40 HI 0,095 0,118 0,091 0,102 0,102 0,106 Bệnh nhân GTV95% (Gy) Tủy sống (Dmax) (Gy) Thân não (Dmax) (Gy) Tuyến mang tai trái (Dmean) (Gy) Tuyến mang tai phải (Dmean) (Gy) DTM BN2 PKT BN3 Dựa bảng 3.5: Liều tới khối u: 95% thể tích khối u kế hoạch JO-IMRT, 3D-CRT nhận > 95% liều định => Liều tới khối u đạt mục tiêu đề hai kế hoạch Liều tới quan trọng yếu: Tủy sống: Liều đến tủy kế hoạch JO-IMRT thấp giới hạn liều cho phép (< 45 Gy), với kế hoạch 3D-CRT, liều đến tủy BN1 BN4 vượt ngưỡng cho phép Thân não: Liều đến thân não kế hoạch JO-IMRT thấp so với kế hoạch 3D-CRT Tuyến mang tai: Liều mà tuyến mang tai nhận kế hoạch 3D-CRT cao JO-IMRT nhiều tất bệnh nhân Trong đó, liều trung bình hai bên tuyến mang tai bệnh nhân kế hoạch vượt ngưỡng cho phép 42 Gy Do kế hoạch 3D-CRT chiếu trường 90o 270o nên hai tuyến mang tai nằm trọn vùng trường chiếu phải nhận liều tương đương 42 khối u Điều dẫn tới việc bệnh nhân thường bị khô miệng, cứng hàm thường đau rát họng (do chức tiết nước bọt) sau kế hoạch 40Gy  JO-IMRT giúp liều tối thiểu tới quan trọng yếu kế hoạch 3D-CRT Hình 3.8 So sánh số COIN kế hoạch 3D-CRT JO-IMRT bệnh nhân DTM, LCTT, PKT Mỗi đường song song biểu đổ hộp tương ứng giá trị tối thiểu, 25%, 50%, 75%, giá trị tối đa, chấm bên hộp giá trị trung bình Hình 3.9 So sánh số HI kế hoạch 3D-CRT JO-IMRT bệnh nhân DTM, LCTT, PKT 43 Khi so sánh với độ phù hợp kế hoạch, giá trị COIN trung bình (± độ lệch chuẩn) cho kế hoạch 3D-CRT, JO-IMRT tương ứng 0,48 ± 0,07, 0,87 ± 0,05 với số đồng (HI) trung bình 0,109, 0,096 Như thấy hình 3.9, 3.10, kế hoạch JO-IMRT đạt độ phù hợp tốt đáng kể, với độ lệch chuẩn nhỏ so với kế hoạch 3D-CRT 3.4 Hiệu suất cấp liều xạ trị Hiệu suất cấp liều xạ trị cho kế hoạch IMRT phụ thuộc vào phương pháp cấp liều hãng máy gia tốc tuyến tính Nhờ hệ thống cấp liều tự động, máy gia tốc tuyến tính Siemens cấp liều tự động từ trường chiếu sang trường chiếu khác mà không cần tới can thiệp người Đối với phương pháp cấp liều ngắt quãng (step and shoot), máy gia tốc phải khoảng 12 giây để di chuyển từ cuối trường chiếu sang đầu trường chiếu Trong trường chiếu thời gian dừng xạ phân đoạn trung bình khoảng giây với phần mềm cấp liều Với máy Siemens nguồn photon MV, 200 MU/phút thời gian cấp liều tính theo giây, xấp xỉ công thức [8]: Thời gian cấp liều (giây) = (Ng−1)×12+(Ns−Ng)×4+(MUT/200MU/phút)×60 (3.3) Với Ng tổng số trường chiếu, Ns tổng số phân đoạn kế hoạch, MUT tổng số MU phân đoạn Hình 3.10 So sánh số MU trung bình phân đoạn kế hoạch 3D-CRT JO-IMRT bệnh nhân DTM, LCTT, PKT 44 (s) Thời gian cấp liều Hình 3.11 So sánh số thời gian cấp liều xạ kế hoạch 3D-CRT JO-IMRT bệnh nhân DTM, LCTT, PKT Hình 3.12 cho thấy số MU trung bình phân đoạn kế hoạch JOIMRT 3D-CRT MU trung bình phân đoạn JO-IMRT (753 MU) cao kế hoạch 3D-CRT (378 MU) nhiều Sử dụng phương trình (3.3) thời gian cấp liều xạ trị cho kế hoạch JO-IMRT, 3D-CRT tương ứng 466 giây, 125,4 giây hình 3.13 Nhìn chung, thời gian cấp liều xạ JO-IMRT dài đáng kể so với 3D-CRT Tuy nhiên, thực tế thời gian cấp liều cho kế hoạch 3DCRT dài thời gian ước lượng với kế hoạch 3D-CRT phải thêm thời gian kỹ thuật viên vào thay chì, Wedge,… 45 KẾT LUẬN Nội dung khóa luận đạt mục tiêu ban đầu lập kế hoạch xạ trị điều biến cường độ JO-IMRT đánh giá kế hoạch xạ trị cho số bệnh nhân ung thư vòm họng Những kết đạt từ khóa luận: Tìm hiểu tổng quan xạ trị: khái niệm, định nghĩa, vai trò, cần thiết xạ trị, sở sinh học phương pháp xạ trị Tìm hiểu rõ quy trình lập kế hoạch xạ trị điều biến cường độ - IMRT Sử dụng phần mềm Prowess Panther 4.6 Bệnh viện Đa khoa Đồng Nai để tiến hành lập kế hoạch IMRT cho số ca ung thư vòm họng Nhận thấy phân bố liều tới khối u quan kỹ thuật xạ trị JOIMRT tối ưu hẳn so với kỹ thuật xạ trị 3D-CRT Đồng thời, với JO-IMRT liều tuyến mang tai giảm đáng kể so với dùng 3D-CRT Từ số đánh giá COIN, HI lần khẳng định chất lượng kế hoạch JO-IMRT tốt hẳn 3DCRT Ngoài ra, kỹ thuật xạ trị IMRT không tạo electron, photon tán xạ từ việc sử dụng dụng cụ lọc nêm, khối che chắn chì, giảm tượng cháy da cho bệnh nhân KIẾN NGHỊ Đánh giá kế hoạch xạ trị không dừng lại việc sử dụng DVH, số COIN, HI, MU để so sánh mà cần tiếp tục nghiên cứu thêm nhiều số khác như: Chỉ số gradient tương quan (Conformity Gradient Index - CGI), số khoảng cách tương quan (conformity distance index - CDI),…nhằm đánh giá kế hoạch cách toàn diện Dựa kết đạt được, đề nghị tiến hành so sánh, đánh giá kế hoạch 3D-CRT, JO-IMRT, MLC-IMRT hay kế hoạch JO-IMRT MLCIMRT với biến đổi số phân đoạn với liệu bệnh nhân nhiều dựa vào số tương quan liều COIN số đồng HI, số MU nhằm để tìm kế hoạch với số phân đoạn tối ưu nhất, đảm bảo phân bố liều xạ hợp lý hiệu 46 ... vật lý xạ trị .10 1.5 Một số kỹ thuật xạ trị .13 CHƯƠNG XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ (IMRT) .17 2.1 Nguyên lý kỹ thuật xạ trị điều biến cường độ IMRT 18 2.1.1 Kỹ thuật xạ trị IMRT... điều biến cường độ JO-IMRT đánh giá kế hoạch xạ trị cho số bệnh nhân ung thư vòm họng Những kết đạt từ khóa luận: Tìm hiểu tổng quan xạ trị: khái niệm, định nghĩa, vai trò, cần thiết xạ trị, ... Tối ưu hóa phân bố liều 28 i CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾ HOẠCH XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ 31 3.1 Phân tích định lượng 32 3.1.1 Đánh giá kế hoạch dựa vào biểu đồ phân bố liều lượng - thể