Kiểm tra chất lượng xạ trị điều biến liều

Kiểm tra chất lượng kế hoạch xạ trị điều biến liều IMrT sử dụng thiết bị đo liều EPID và thiết bị đo liều MaTriXX tại bệnh viện đa khoa quốc tế Vinmec. Sau khi kế hoạch được chấp nhận tiến hành đo liều QA trước điều trị.

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp Đại học Bách Khoa Hà Nội

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7

MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG 1: BỆNH UNG THƯ VÀ PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ 13

1.1.Ung thư và các phương pháp điều trị 13

1.1.1.Ung thư 13

1.1.2.Thực trạng về bệnh ung thư 14

1.1.3.Các phương pháp điều trị ung thư 15

1.2.Xạ trị trong điều trị ung thư 16

1.2.1.Khái niệm và vai trò của xạ trị trong điều trị ung thư 16

1.2.2.Các phương pháp xạ trị 17

CHƯƠNG 2: MÁY GIA TỐC XẠ TRỊ LINAC VÀ KỸ THUẬT XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN LIỀU 20

2.1.Máy gia tốc xạ trị LINAC 20

2.1.1.Cấu tạo cơ bản của máy gia tốc xạ trị LINAC 21

2.1.2.Nguyên lý hoạt động 23

2.1.3.Các dụng cụ bổ trợ để điều chỉnh cường độ chùm bức xạ 25

2.2 Kỹ thuật xạ trị điều biến liều IMRT 28

2.2.1.Kỹ thuật xạ trị thường quy 28

2.2.2.Kỹ thuật xạ trị tương thích ba chiều 3D-CRT 29

2.2.3.Kỹ thuật xạ trị điều biến liều IMRT 30

2.2.4.Các loại kỹ thuật xạ trị IMRT 34

2.3.Quy trình xạ trị điều biến liều IMRT/VMAT 39

2.3.1.Bệnh nhân được chỉ định xạ trị 39

2.3.2.Chụp ảnh CT mô phỏng 40

2.3.3.Lập kế hoạch xạ trị IMRT/VMAT 41

Trang 2

2.3.4.Đánh giá kế hoạch xạ trị 43

2.3.5.QA kế hoạch xạ trị 43

2.4 Các thiết bị đo liều lượng bức xạ 44

2.4.1 Detector chứa khí 44

2.4.2 Detector nhấp nháy 47

2.5 Phương pháp đánh giá bằng chỉ số Gamma Index 49

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG KẾ HOẠCH XẠ TRỊ BẰNG HỆ THỐNG ĐO LIỀU EPID VÀ MATRIXX52 3.1 Đối tượng và phương pháp 52

3.2 Máy gia tốc xạ trị và các thiết bị dùng để QA kế hoạch xạ trị 54

3.2.1 Máy gia tốc tuyến tính xạ trị Clinac iX 54

3.2.2 Hệ thống lập kế hoạch xạ trị TPS 55

3.2.3 Hệ thống đo liều EPID 55

3.2.4 Hệ thống đo liều IBA Dosimetry 57

3.3.2 Phần mềm đo liều OmniPro I’mRT 59

3.3.3 Phantom 59

3.3 Quy trình QA kế hoạch xạ trị IMRT/VMAT sử dụng EPID và MatriXX 60 3.3.1 Quy trình đo liều QA kế hoạch sử dụng EPID 60

3.3.2 Quy trình đo liều QA kế hoạch sử dụng MatriXX 61

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63

Nhận xét 66

Một số kết quả QA sử dụng EPID và MatriXX 68

KẾT LUẬN 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đồ án này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới ThS Hoàng Ngọc Liên Cô 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 đồ án 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 ĐKQT Vinmec đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện đo đạc các dữ liệu liều lượng của máy gia tốc tuyến tính xạ trị VARIAN Clinac

iX tại Bệnh viện

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ThS Trần Bá Bách đã giúp tôi lựa chọn

đề tài, tận tình hướng dẫn, luôn nhắc nhở và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đồ án Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới tập thể các bác sĩ, kỹ sư, kỹ thuật viên tại Trung tâm

xạ trị - Bệnh viện ĐKQT Vinmec 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

Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến KS Nguyễn Đình Long đã nhiệt tình giúp đỡ, chỉ dẫn để tôi có thể hiểu rõ các quy trình, những điểm cần chú ý trong quy trình lập kế hoạch xạ trị được đúc kết lại trong suốt thời gian làm việc

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Gia đình và các bạn lớp Kỹ thuật Hạt nhân

- K56 đã động viên tinh thần, khích lệ và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và hoàn thành đồ án

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2016

Sinh viên

Vũ Thị Lệ

Trang 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

2D-RT Two Dimension RadioTherapy Xạ trị hai chiều

3D-CRT Three Dimension Conformal

Radiation Therapy

Xạ trị tương thích ba chiều

IMRT Intensity Modulated Radiation

Therapy

Xạ trị điều biến liều

IGRT Image Guide Radiotherapy Xạ trị theo sự chỉ dẫn hình

ảnh 4D-RT Four Dimension RadioTherapy Xạ trị bốn chiều

AAPM American Association of

Physicists in Medicine

Hiệp hội Vật lý Y khoa

Hoa Kỳ ICRU International Commission on

Radiation Unit

Ủy ban quốc tế về đơn vị đo lường phóng xạ IAEA International Atomic Energy

Agency

Cơ quan Năng lượng nguyên

tử quốc tế

EPID Electronic Portal Imaging

Devices

Cổng thiết bị thu nhận hình

ảnh TPS Treatmeant Planning System Hệ thống lập kế hoạch xạ trị LINAC Linear Accelerator Máy gia tốc tuyến tính xạ trị AFC Automatic Frequency Control Bộ điều chỉnh tần số tự động MLC Multi-leaf Collimator Hệ chuẩn trực đa lá

CT Computed Tomography Chụp cắt lớp vi tính OAR Organs At Risk Cơ quan cần bảo vệ có nguy

cơ nhận liều cao

Trang 5

VMAT Volumetric Modulated Arc

Therapy

Xạ trị điều biến thể tích cung

tròn

SSD Source Surface Distance Khoảng cách từ nguồn đến

bề mặt DVH Dose Volume Histogram Biểu đồ phân bố liều thể tích DICOM Digital Imaging and

Communication in Medicine

Chuẩn giao tiếp ảnh kỹ thuật

số trong y khoa CCU Common Control Unit Bộ điều khiển chung SDD Source to Detector Distance Khoảng cách từ nguồn đến

đầu dò DRR Digital Radiography

Reconstruction

Ảnh X-quang tái tạo số hóa

bức xạ)

phủ đầy một vùng)

Trang 6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Một số loại ung thư thường gặp

Bảng 1.2: Năng lượng và chu kỳ bán rã của một số nguồn phóng xạ sử dụng trong

xạ trị áp sát

Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật MLC của một số hãng

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật hệ thống đo liều MatriXX

Bảng 4.1: Kết quả đo 6 kế hoạch IMRT/VMAT QA trên EPID và MatriXX

Bảng 4.2: Giá trị trung bình các phương pháp, các kế hoạch

Bảng 4.3: Bảng so sánh kết quả nghiên cứu hiện tại với các nhóm nghiên cứu

trước

Trang 7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

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

Hình 2.1: Minh họa một trong các mô hình máy gia tốc tuyến tính trong xạ trị Hình 2.2: Sơ đồ thành phần cấu tạo của một máy gia tốc LINAC xạ trị

Hình 2.3: Các cặp ngàm và sự tạo dạng trường chiếu

Hình 2.4: Các khối che chắn (trái), khối che chắn được đặt phía dưới Collimator

(phải)

Hình 2.5: Dụng cụ bù trừ

Hình 2.6: Hệ chuẩn trực đa lá MLC (Hãng Varian)

Hình 2.7: Ảnh hưởng của lọc nêm vật lý và lọc nêm động đến đặc trưng liều của

chùm bức xạ

Hình 2.8: Minh họa trường chiếu trong xạ thường quy (trái) thiết kế trường chiếu

xạ trị thường quy với gần một nửa thể tích mô lành nhận liều cao (phải)

Hình 2.9: Trường chiếu xạ 3D-CRT khi sử dụng MLC đã che bớt thể tích mô lành

nhận liều cao

Hình 2.10: Khối u hình dạng phức tạp (hình chữ U), mô lành cần bảo vệ nhận được

liều như liều đến khối u

Hình 2.11: Khối u hình dạng phức tạp (hình chữ U), liều trên mô lành đã được

giảm thiểu

Hình 2.12: Minh họa trường chiếu xạ trị điều biến liều: các điểm trong trường

chiếu có cường độ bức xạ không đồng đều

Hình 2.13: Dụng cụ bù trừ được làm vật liệu chì, mỗi điểm (ô vuông) trong trường

chiếu có độ dày khác nhau do đó chùm bức xạ đi qua sẽ có cường độ không đồng đều

Hình 2.14: Các lá MLC dịch chuyển tạo ra phân bố liều không đồng nhất trong

trường chiếu xạ

Hình 2.15: Minh họa phương pháp lập kế hoạch thuận

Trang 8

Hình 2.16: Minh họa phương pháp lập kế hoạch ngược

Hình 2.17: Vùng không gian được định dạng của kỹ thuật 3D-CRT

Hình 2.18: Vùng không gian được định dạng bằng kỹ thuật xạ trị IMRT

Hình 2.19: Sơ đồ khối các loại kỹ thuật điều biến chùm tia hiện nay

Hình 2.20: Bồn trường MLC sử dụng trong một ví dụ về Step-and-Shoot IMRT Hình 2.21: Trường MLC động sử dụng trong một ví dụ về Dynamic MLC

Hình 2.22: Kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn VMAT

Hình 2.23: Phân bố liều chiếu xạ tới khối u và các mô lành xung quanh giữa xạ trị

VMAT (trái) và xạ trị IMRT gantry cố định (phải)

Hình 2.24: Sơ đồ khối quy trình lập kế hoạch xạ trị điều biến liều IMRT/VMAT Hình 2.25: Mặt nạ cố định vùng đầu

Hình 2.26: Xác định điểm gốc tọa độ theo các chấm sáng trắng của dấu chì trên dữ

liệu hình ảnh CT của bệnh nhân

Hình 2.27: Minh họa việc thiết lập ba trường chiếu khác nhau

Hình 2.28: Biểu đồ phân bố liều thể tích DVH Đường 95% bao trọn 100% thể tích

khối u

Hình 2.29: Minh họa detector chứa khí

Hình 2.30: Sơ đồ nguyên lý của detector chứa khí

Hình 2.31: Đường đặc trưng điện tích – điện thế đối với ống đếm chứa khí

Hình 2.32: Sơ đồ cấu tạo detector nhấp nháy

Hình 2.33: Cấu tạo đầu đo aSi-1000

Hình 2.34: Minh họa phương pháp đánh giá bằng chỉ số Gamma Index dùng để so

sánh đường đánh giá (kết quả tính toán) với đường tham chiếu (kết quả

đo đạc)

Hình 3.1: Minh họa hình ảnh cắt lớp CT giải phẫu bao gồm khối u và các cơ quan

lành của bệnh nhân ung thư vùng đầu-cổ (trái) và của bệnh nhân ung thư vùng tiểu khung (phải)

Trang 9

Hình 3.2: Máy gia tốc xạ trị Clinac iX tại Trung tâm xạ trị - Bệnh viện ĐKQT

Vinmec

Hình 3.3: Thiết bị đo liều EPID gắn trên máy xạ trị Clinac iX

Hình 3.4: Cấu tạo dạng bản phẳng của EPID

Hình 3.5: Hệ thống đo liều MatriXX (mỗi chấm đen trên ảnh tương ứng với một

buồng ion hóa)

Hình 3.6: Dữ liệu mô phỏng phantom rắn

Hình 3.7: Thiết lập hình học đo đối với EPID

Hình 3.8: Phân bố liều đo trên EPID (trái) và phân bố liều tính toán trên EPID

(phải)

Hình 3.9: Điều chỉnh trường sáng đúng vị trí isocenter

Hình 3.10: Phân bố liều tính toán trên MatriXX (trái) và phân bố liều đo trên

MatriXX (phải)

Hình 4.1: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ đạt của các kế hoạch IMRT/VMAT sử dụng

EPID và MatriXX

Hình 4.2: Kết quả IMRT QA (trái) và kết quả VMAT QA (phải)

Hình 4.3: Sự khác biệt giữa liều đo đạc và liều tính toán theo trục X, Y sử dụng

EPID

MatriXX

EPID

MatriXX

Trang 10

MỞ ĐẦU

Hiện nay ung thư đang là một trong những căn bệnh hiểm nghèo, cướp đi sự sống của rất nhiều người Căn bệnh này đang ngày càng gia tăng, trên thực tế ở Việt Nam đang xuất hiện ngày càng nhiều các “làng ung thư” Trước thực tế đó, các phương pháp chẩn đoán và điều trị ung thư luôn là những đề tài nóng được xã hội quan tâm

Kỹ thuật hạt nhân từ lâu đã được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực Một trong những ứng dụng quan trọng đó là xạ trị Xạ trị là một trong những phương pháp cơ bản và hiệu quả trong điều trị nhiều loại ung thư Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật hiện đại, kỹ thuật xạ trị đã đạt được nhiều thành tựu phát triển quan trọng từ kỹ thuật xạ trị hai chiều 2D-RT (Two Dimension Radiotherapy), xạ trị tương thích ba chiều 3D-CRT (Three Dimension Confomal Radiotherapy) đến xạ trị điều biến liều IMRT (Intensity Modulated Radiation Therapy), xạ trị theo chỉ dẫn hình ảnh IGRT (Image Guide Radiotherapy), xạ trị bốn chiều 4D-RT (Four Dimension Radiotherapy), xạ trị theo đáp ứng khối u (Adaptive RadioTherapy), … đã đem lại chất lượng cuộc sống tốt hơn cho những bệnh nhân không may mắc phải căn bệnh này

Ngày nay, kỹ thuật xạ trị điều biến liều IMRT đã trở thành một mô thức chuẩn cho phép phân phát liều tối đa đến khối u và hạn chế tối thiểu liều đến các mô lành Bởi vì trong kỹ thuật này các trường chiếu có phân bố cường độ là không đồng nhất

và được tính toán để điều biến một cách thích hợp Do đó, các kế hoạch xạ trị IMRT thường rất phức tạp và khó kiểm soát hơn nhiều so với các kế hoạch xạ trị thông thường khác như kế hoạch xạ trị tương thích ba chiều 3D-CRT Một câu hỏi được đặt ra là làm thế nào để biết được bệnh nhân nhận liều đúng như kế hoạch đã được lập? Đó chính là mấu chốt đem lại lợi ích tối đa cũng như đảm bảo an toàn cho bệnh nhân

Theo các tiêu chuẩn quốc tế AAPM (American Association of Physicists in Medicine), IAEA (International Atomic Energy Agency), ICRU (International Commission on Radiation Unit)… tất cả các kế hoạch IMRT cần phải được kiểm tra

Trang 11

chất lượng QA (Quality Assurance) kỹ lưỡng trước khi tiến hành xạ trị cho bệnh

nhân [1, 2] Đây cũng chính là nội dung tìm hiểu và nghiên cứu của đồ án này được thực hiện tại Trung tâm xạ trị - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế (ĐKQT) Vinmec

Trong đồ án này, tôi tiến hành tìm hiểu kỹ thuật xạ trị điều biến liều trên máy xạ trị LINAC (Linear Accelerator) và nghiên cứu phương pháp QA kế hoạch xạ trị điều biến liều bằng hệ thống đo liều độc lập EPID và MatriXX Qua việc nghiên cứu này giúp khảo sát việc sử dụng các thiết bị đo liều tại Bệnh viện để QA kế hoạch xạ trị, đóng góp dữ liệu giúp so sánh kết quả QA, lựa chọn phương pháp QA thích hợp cho mỗi ca bệnh

Với mục đích nêu trên, đồ án được hoàn thành với bố cục chia làm 4 chương cụ thể như sau:

Chương 1 – Bệnh ung thư và phương pháp xạ trị: Trình bày tổng quan về bệnh

ung thư và các phương pháp điều trị, đặc biệt là vai trò của phương pháp xạ trị trong điều trị ung thư

Chương 2 – Máy gia tốc xạ trị LINAC và kỹ thuật xạ trị điều biến liều: Trình

bày sơ lược về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy gia tốc tuyến tính trong xạ trị; kỹ thuật và quy trình xạ trị điều biến liều; các thiết bị đo liều lượng bức xạ; phương pháp sử dụng chỉ số Gamma Index trong đánh giá chất lượng kế hoạch xạ trị

Chương 3 – Phương pháp kiểm tra chất lượng kế hoạch xạ trị bằng hệ thống

đo liều EPID và MatriXX: Giới thiệu về hệ thống lập kế hoạch xạ trị Eclipse phiên

bản 13.0, máy gia tốc xạ trị Clinac iX, hệ thống đo liều IBA và dữ liệu mô phỏng phantom rắn; phương pháp đo liều tương đối sử dụng EPID sẵn có (On-Board) trên máy gia tốc xạ trị Clinac iX (Portal Dosimetry), phương pháp đo liều tuyệt đối sử dụng phantom rắn và hệ thống đo liều MatriXX

Chương 4 – Kết quả và thảo luận: Thu thập và phân tích kết quả đo liều QA kế

hoạch sử dụng hai thiết bị đo liều MatriXX và EPID; rút ra các nhận xét và thảo luận về các kết quả này

Trang 12

Kết luận: Trình bày tóm tắt các kết quả tìm hiểu và nghiên cứu phương pháp

kiểm tra chất lượng kế hoạch xạ trị điều biến liều, đề xuất một số vấn đề và nghiên cứu tiếp theo về các phương pháp QA

Trang 13

CHƯƠNG 1 BỆNH UNG THƯ VÀ PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ

1.1 Ung thư và các phương pháp điều trị

Các khối u trong cơ thể có thể chia thành hai loại là khối u lành và khối u ác Khối u lành chỉ phát triển tại chỗ, thường rất chậm, có vỏ bọc xung quanh, thường không gây nguy hiểm đến tính mạng người bệnh và có thể điều trị bằng phương pháp phẫu thuật loại bỏ khối u Những khối u ác tính, không có vỏ bọc xung quanh,

có hình dạng giống như "con cua" với các “càng cua” bám vào các tổ chức lành trong cơ thể hoặc giống như rễ cây lan trong đất, có thể xâm lấn và chèn ép các cơ quan xung quanh và làm lan truyền tế bào bệnh Ngoài ra, một số tế bào ung thư còn có thể theo mạch máu và mạng bạch huyết di cư đến những cơ quan mới khác trong cơ thể, bám lại và tiếp tục sinh sôi nảy nở Việc chèn ép cũng như sự xâm lấn của khối u ung thư vào những cơ quan giữ chức năng sống như não, phổi, gan, thận khiến các cơ quan này không còn thực hiện được đúng chức năng của chúng và dẫn đến gây tử vong cho người bệnh [17, 18, 19]

Qua các nghiên cứu dịch tễ học của R.Doll và Petro [18], trên 80% tác nhân sinh ung thư là bắt nguồn từ môi trường sống Trong đó có hai tác nhân lớn nhất là do chế độ uống nhiều bia rượu (chiếm 35% và gây nhiều loại ung thư đường tiêu hóa)

và hút thuốc lá (chiếm khoảng 30% và gây ung thư phổi, ung thư đường hô hấp trên )

Trang 14

Các tác nhân gây ung thư khác bao gồm nhiều loại như:

- Tia phóng xạ có thể gây ung thư máu, ung thư tuyến giáp

- Bức xạ tử ngoại có thể gây ung thư da

- Virus Epstein – Barr gây ung thư vòm họng, u lympho ác tính, Virus viêm gan B (HBV), viêm gan C (HCV) dẫn đến gây ung thư gan

- Nhiều loại hóa chất được sử dụng trong công nghiệp, thực phẩm, các chất thải ra môi trường nước và không khí là tác nhân của nhiều loại ung thư khác nhau

Bảng 1.1: Một số loại ung thư thường gặp [17, 18]

1.1.2 Thực trạng về bệnh ung thư

Ung thư đã và đang trở thành một căn bệnh gây ra tử vong lớn trên toàn thế giới Theo thống kê trên toàn cầu có khoảng 14,1 triệu ca mới mắc hàng năm và có khoảng 8,2 triệu người tử vong mỗi năm vì căn bệnh này Trong số này, có tới 2/3

là ở các nước có thu nhập thấp và trung bình, bao gồm cả Việt Nam [17, 19]

Ở nước ta, mỗi năm có khoảng 150 ngàn ca mới mắc và trên 75 ngàn trường hợp

tử vong do ung thư Tức là số liệu tử vong hàng năm do bệnh ung thư lớn gấp 7 lần

Ung thư đầu mặt cổ Ung thư cổ tử cung Ung thư vòm họng Ung thư thân tử cung Ung thư thanh quản – Hạ họng Ung thư buồng trứng Ung thư sàng hàm Ung thư tiền liệt tuyến Các khối u não Ung thư bàng quang Ung thư thực quản Ung thư tinh hoàn Ung thư trực tràng hậu môn Các khối u ở trẻ em

Ung thư tụy Ung thư tuyến giáp trạng Ung thư phế quản Ung thư phần mềm

U lympho ác tính Hodgkin và

không Hodgkin

Di căn xa

Trang 15

số tử vong do tai nạn giao thông Một số bệnh ung thư chủ yếu đối với nam giới là ung thư gan, phổi, dạ dày, đại trực tràng, tiền liệt tuyến, hốc miệng, vòm hầu, thực quản, bệnh bạch cầu, và đối với nữ là ung thư cổ tử cung, vú, đại trực tràng, phổi,

dạ dày, gan, buồng trứng, tuyến giáp, thân tử cung, bệnh bạch cầu [8, 17]

1.1.3 Các phương pháp điều trị ung thư

Hiện nay có ít nhất ba phương pháp điều trị ung thư, bao gồm phẫu thuật, xạ trị

và hóa trị Ngoài ra, còn có thể kết hợp các phương pháp này để đạt hiệu quả điều trị tốt hơn Mục đích các phương pháp này là tiêu diệt tế bào ung thư với mức tổn thương cho tế bào bình thường là nhỏ nhất Các tiến bộ về kỹ thuật đã giúp tăng tính hiệu quả, mức độ an toàn của các phương pháp này và giúp làm tăng tuổi thọ trung bình của các bệnh nhân mắc bệnh ung thư Khi bệnh ung thư được xác định và có khả năng chữa được thì bác sĩ phải thảo luận với bệnh nhân về tất cả các phương thức điều trị có thể sử dụng

Phẫu thuật: Là phương pháp điều trị cổ điển nhất nhưng cũng rất công hiệu, đặc

biệt là với khối u ung thư thu gọn ở một phần nào đó của cơ thể Khi phẫu thuật, tế bào ung thư được lấy đi càng nhiều càng tốt Đôi khi một số tế bào lành cũng được cắt bỏ để chắc chắn là các tế bào ung thư lẫn vào sẽ được loại bỏ hết

Xạ trị: Là phương pháp sử dụng bức xạ ion hóa để điều trị ung thư Thông

thường xạ trị được dùng khi ung thư không áp dụng được phương pháp phẫu thuật hoặc khi đã phẫu thuật mà vẫn còn e ngại ung thư tái phát Về cơ bản, phương pháp

xạ trị được chia ra làm hai loại chủ yếu là xạ trị ngoài (External Beam Radiotherapy) và xạ trị áp sát (Brachytherapy) [9, 17]

Hóa trị: Là phương pháp sử dụng hóa chất (các loại thuốc đặc hiệu chống ung

thư) để điều trị ung thư Nó được dùng khi ung thư đã lan ra ngoài vị trí ban đầu hoặc khi có di căn ở nhiều địa điểm Có nhiều loại hóa chất khác nhau, mỗi hóa chất

có tác dụng riêng biệt với mỗi loại ung thư bằng cách làm ngưng trệ sự phân chia

Trang 16

của các tế bào dị thường Khi không có sự phân bào thì tế bào ung thư sẽ bị tiêu diệt

và khối u teo lại

Các phương pháp kết hợp: Ngoài các phương pháp độc lập nêu trên, để điều trị

ung thư hiệu quả hơn, còn có thể kết hợp các phương pháp này với nhau như là phẫu thuật kết hợp với xạ trị; phẫu thuật kết hợp với hóa trị; xạ trị kết hợp với hóa trị; hoặc kết hợp cả ba phương pháp này

1.2 Xạ trị trong điều trị ung thư

Sau khi Henri Becquerel [19] lần đầu tiên phát hiện ra hiện tượng phóng xạ thì các nhà khoa học bắt đầu tìm hiểu và ứng dụng phóng xạ trong nhiều lĩnh vực như sinh học, công nghiệp, nông nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực sinh học được ứng dụng trong điều trị ung thư Khi bức xạ xuyên vào trong các mô tế bào của cơ thể sống, nó tương tác chủ yếu thông qua quá trình ion hóa Kết quả của quá trình ion hóa trong tế bào là tạo ra các cặp ion hóa có khả năng phá hoại cấu trúc phân tử của các tế bào, làm tế bào bị biến đổi hoặc bị tiêu diệt

1.2.1 Khái niệm và vai trò của xạ trị trong điều trị ung thư

Xạ trị là phương pháp sử dụng các loại bức xạ ion hóa để điều trị ung thư [10, 17] Mục đích của xạ trị là:

- Điều trị bệnh ung thư bằng cách tiêu diệt các tế bào ung thư

- Kiểm soát bệnh ung thư bằng cách không cho tế bào ung thư phát triển và lan rộng

- Giảm các triệu chứng của bệnh ung thư như đau nhức

Xạ trị là một trong những phương pháp điều trị bệnh ung thư hay được sử dụng

Xạ trị đơn thuần có thể chữa khỏi một số bệnh ung thư ở giai đoạn sớm Đồng thời,

xạ trị còn có thể giúp phòng ngừa hoặc ngăn chặn ung thư tái phát tại chỗ và di căn

xa bằng cách tiêu diệt các ổ vi di căn Xạ trị còn giúp làm giảm số lượng tế bào ung thư, giảm thể tích của những khối u không thể phẫu thuật, và chuyển nó về điều

Trang 17

kiện có thể phẫu thuật được Ngoài ra, xạ trị còn thường được phối hợp với phẫu thuật

Dưới đây là biểu đồ thể hiện tỷ lệ điều trị ung thư bằng các phương pháp khác nhau tại Việt Nam (Hình 1.1)

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

Nam [16, 17]

1.2.2 Các phương pháp xạ trị

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

1.2.2.1 Xạ trị ngoài (External Beam Radiotherapy)

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 và khối u nông

Trang 18

- Máy xạ trị Cobalt-60 phát tia gamma với 2 mức năng lượng 1,17 MeV và 1,33 MeV (trung bình là 1,25 MeV) điều trị hiệu quả các khối u nông

- Máy gia tốc phát chùm electron, photon, proton, notron với nhiều mức năng lượng

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

1.2.2.2 Xạ trị áp sát (Brachytherapy)

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 1.2: Năng lượng và chu kỳ bán rã của một số nguồn phóng xạ sử dụng

Trang 19

cơ quan đích xác định Tác dụng điều trị đạt được nhờ sự hấp thụ có chọn lọc và lưu giữ đủ dài chất phóng xạ trong khối u hoặc mô đích bị bệnh, làm cho tỷ lệ liều trên khối u cao hơn 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

Trang 20

CHƯƠNG 2 MÁY GIA TỐC XẠ TRỊ LINAC VÀ KỸ THUẬT XẠ TRỊ

ĐIỀU BIẾN LIỀU

2.1 Máy gia tốc xạ trị LINAC

Việc điều trị các khối u sâu bên trong đòi hỏi chùm photon phải có năng lượng cao với khả năng đâm xuyên lớn Máy gia tốc tuyến tính dùng trong y học hiện nay với mức năng lượng photon có thể lên tới 18 MV hầu như là thiết bị phổ biến cho ứng dụng này

Máy gia tốc tuyến tính LINAC (Linear Accelerator) xạ trị ung thư ra đời là kết quả trực tiếp của việc phát triển Radar với các máy vi sóng dưới dạng Magnetrons

và Klystrons Các thiết bị này có khả năng thiết lập trường điện từ rất mạnh trong các khoang vi sóng Điều này làm cho chúng có khả năng gia tốc electron đến các vận tốc tương đối lớn nhờ sự kết hợp với các cấu trúc dẫn sóng thích hợp Hiện nay LINAC là sự lựa chọn tối ưu cho việc tạo ra các chùm photon năng lượng cao cho các ứng dụng xạ trị bởi chúng có các đặc điểm sau:

- Có nhiều mức năng lượng electron và photon, cho phép bác sỹ có thể lựa chọn mức năng lượng thích hợp cho việc điều trị Một LINAC hiện đại thường có khả năng tạo ra 2 mức năng lượng photon và 5 mức năng lượng electron khác nhau

- Có suất liều (từ 1 đến 10 Gy/phút) cao hơn suất liều của các máy xạ trị đồng

vị phóng xạ (Cobalt-60) Điều này cho phép rút ngắn thời gian điều trị

- Hầu hết các chùm photon từ LINAC đều bao gồm mức năng lượng 4 MV và

6 MV, chúng có một sự giảm sút liều sắc nét hơn tại cạnh của chùm bức xạ

so với chùm photon Cobalt-60

Ngoài ra ở một số ít trung tâm xạ trị còn sử dụng các máy gia tốc phát chùm proton, notron và các ion nặng để xạ trị Tuy nhiên xạ trị bằng photon từ máy gia

Trang 21

tốc xạ trị LINAC hiện vẫn là lựa chọn số một bởi vì tính đơn giản, gọn nhẹ và hiệu quả trong quá trình điều trị [9, 17]

2.1.1 Cấu tạo cơ bản của máy gia tốc xạ trị LINAC

Một mô hình máy gia tốc tuyến tính xạ trị được chỉ ra trong Hình 2.1 và sơ đồ thành phần cấu tạo của nó được chỉ ra trong Hình 2.2 Các phần in nghiêng dưới đây là mô tả các bộ phận chủ yếu trong máy LINAC:

Hình 2.1: Minh họa một trong các mô hình máy gia tốc tuyến tính trong xạ trị

[12, 17].

- Cần máy đứng (Gantry Stand): Được thiết kế để chịu tải, mặt khác có thể

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

- Máy phát sóng: Gồm 2 thành phần chính là nguồn phát sóng (Klystron hoặc

Magnetron) và bộ điều chế xung Magnetron và Klystron là các nguồn phát

vi sóng hoạt động dưới dạng xung ngắn cỡ một vài µs Cả hai được lắp thêm

bộ điều chỉnh tần số tự động AFC (Automatic Frequency Control) để có thể duy trì dao động với tần số tối ưu

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

cực và loại ba cực Điện tử bị phát xạ nhiệt từ dây tóc được đốt nóng bằng mạch điện trong nguồn điện tử của súng điện tử

Trang 22

- Ống dẫn sóng gia tốc: Gồm có ống dẫn sóng và ống gia tốc dùng để truyền

dẫn và tăng tốc chùm electron

Hình 2.2: Sơ đồ thành phần cấu tạo của một máy gia tốc LINAC xạ trị

- Cần máy (Gantry): Chứa hệ thống truyền tải electron, đầu máy gia tốc

LINAC Cần máy được gắn vào cần máy đứng và có thể quay được quanh trục vuông góc với nó

- Hệ thống truyền tải electron: Để vận chuyển điện tử đến đầu máy gia tốc

LINAC

- Đầu máy gia tốc LINAC: Bao gồm bia tia X được dùng để tạo ra chùm

photon xạ trị nhờ hiệu ứng phát bức xạ hãm khi chùm electron (đã được gia tốc) tương tác với bia; Ống chuẩn trực (gồm có các loại sơ cấp, xác định hình dạng chùm bức xạ, đối xứng và độc lập) thường được cấu tạo bởi hai cặp ngàm (Jaw) để tạo dạng (chuẩn trực) chùm bức xạ theo hình chữ nhật hoặc vuông; các khối che chắn để tạo hình dạng trường chiếu thích hợp; các bộ lọc phẳng dùng để làm phẳng chùm bức xạ tạo ra tính đồng nhất; bộ phận kiểm soát liều lượng (Monitor) Ngoài ra đầu máy điều trị còn có thể thêm vào một

Trang 23

số thiết bị để thay đổi cường độ chùm xạ như: dụng cụ bù trừ (Compensator), lọc nêm (Wedge), hệ chuẩn trực đa lá MLC (Multi-leaf Collimator)

- 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 tạo khoảng 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 cặp ngàm 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, LINAC còn có một số bộ phận khác (xem Hình 2.2) như các cuộn hội

tụ và lái bức xạ, hệ thống nước làm mát, hệ thống bơm ion hút chân không, hệ thống bảo vệ chống lại sự rò rỉ bức xạ

Khi máy được sử dụng trong chế độ phát electron thì sẽ điều khiển cho chùm electron phát ra trực tiếp để sử dụng, nhưng nếu sử dụng trong chế độ phát photon thì chùm electron (đã được gia tốc tới năng lượng khá lớn) sẽ được hướng vào một bia (còn được gọi là bia tia X), ở đó các electron bị hãm lại và phát ra các photon

Trang 24

bằng hiệu ứng phát bức xạ hãm và phát tia X đặc trưng Chùm bức xạ này sẽ được

sử dụng để điều trị ung thư

Để tạo hình dạng cho chùm bức xạ trong xạ trị, người ta sử dụng các ống chuẩn trực Ống chuẩn trực được cấu tạo bởi 2 cặp ngàm: X1, X2 và Y1, Y2 Cặp X1, X2

có thể dịch chuyển dọc theo trục Ox, còn cặp Y1, Y2 lại có thể dịch chuyển dọc theo trục Oy (Hình 2.3)

Hình 2.3: Các cặp ngàm và sự tạo dạng trường chiếu

Và các khối che chắn (Block) cũng được sử dụng nhằm mục đích tạo hình dạng chùm chiếu phù hợp với hình dạng của khối u, được gắn trên một cái khay đỡ (tray)

và được đặt phía dưới hệ chuẩn trực Các khối che chắn thường được chế tạo (đúc) cho mỗi bệnh nhân từ một loại hợp kim của chì, gọi là Cerobend, có nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ đúc, giá thành rẻ và có thể tái sử dụng (Hình 2.4)

Hình 2.4: Các khối che chắn (trái), khối che chắn được đặt phía dưới Collimator

(phải)

Trang 25

2.1.3 Các dụng cụ bổ trợ để điều chỉnh cường độ chùm bức xạ [9, 17]

Trong điều trị bệnh ung thư không phải lúc nào cũng cần chùm bức xạ đồng nhất Nhiều trường hợp đòi hỏi chùm bức xạ phải có cường độ không đồng nhất để có thể tạo ra phân bố liều hợp lý Điều này được thực hiện nhờ một số dụng cụ bổ trợ thêm vào đầu máy điều trị được đặt trong chùm bức xạ, ví dụ như dụng cụ bù trừ, hệ chuẩn trực đa lá MLC, lọc nêm

2.1.3.1 Dụng cụ bù trừ (Compensator)

Hình 2.5: Dụng cụ bù trừ

Dụng cụ bù trừ là thiết bị đặc biệt được thiết kế để hiệu chỉnh cho sự thiếu hụt

mô theo hai chiều Nó được đặt vào trong chùm bức xạ để thay đổi cường độ của chùm bức xạ

Dụng cụ bù trừ thường được chế tạo bằng chì, nó có độ dày không đồng nhất, do

đó sự hấp thụ chùm bức xạ là không đồng nhất hay nói một cách khác chùm bức xạ

sẽ bị thay đổi không đồng nhất Độ dày của dụng cụ bù trừ phụ thuộc vào lượng mô thiếu hụt

2.1.3.2 Hệ chuẩn trực đa lá MLC (Multi-leaf Collimator)

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

Trang 26

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 (Hình 2.6) [11] Các thông số kỹ thuật hệ chuẩn trực đa lá của một số hãng được liệt kê trong Bảng 2.1

Hình 2.6: Hệ chuẩn trực đa lá MLC (Hãng Varian)

Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật MLC của một số hãng

Hãng Elekta Hãng Siemen Hãng Varian

Các lá của hệ chuẩn trực đa lá MLC

Trang 27

2.1.3.3 Lọc nêm (Wedge Filters)

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)

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

Hình 2.7: Ảnh hưởng của lọc nêm vật lý và lọc nêm động đến đặc trưng liều của

chùm bức xạ

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

Trang 28

2.2 Kỹ thuật xạ trị điều biến liều IMRT (Intensity Modulated Radiation

Therapy)

Lịch sử phát triển của kỹ thuật xạ trị điều biến liều IMRT trải qua các giai đoạn,

từ ban đầu là kỹ thuật xạ trị thường quy (1960) sau đó được phát triển thành kỹ thuật xạ trị tương thích ba chiều 3D-CRT (những năm 1980) và cuối cùng là sự ra đời của kỹ thuật xạ trị điều biến liều IMRT (những năm 1990)

2.2.1 Kỹ thuật xạ trị thường quy

Trong kỹ thuật này, các trường chiếu được tạo hình dạng đơn giản là hình vuông, hình chữ nhật bao khít khối u chỉ bởi hai cặp ngàm bằng vật liệu nặng (chì) (Hình 2.8)

Hình 2.8: Minh họa trường chiếu trong xạ thường quy (trái) thiết kế trường chiếu

xạ trị thường quy với gần một nửa thể tích mô lành nhận liều cao (phải)

Nhược điểm của kỹ thuật xạ trị thường quy là đối với các khối u có hình dạng khác không phải hình vuông hoặc hình chữ nhật thì các cơ quan lành xung quanh khối u sẽ nhận được liều như đối với khối u

Để khắc phục nhược điểm này, kỹ thuật xạ trị tiên tiến hơn ra đời là kỹ thuật xạ trị tương thích ba chiều 3D-CRT với việc sử dụng các khối che chắn hoặc MLC tạo trường chiếu tương thích với hình dạng khối u

Trang 29

2.2.2 Kỹ thuật xạ trị tương thích ba chiều 3D-CRT

Trong kỹ thuật xạ trị 3D-CRT thường sử dụng các khối che chắn (Block) hoặc hệ chuẩn trực đa lá MLC gồm các lá kim loại ghép đối song và di chuyển độc lập

Ưu điểm của kỹ thuật xạ trị tương thích ba chiều 3D-CRT là trường chiếu được

tạo hình dạng bất kỳ tương thích với hình dạng khối u, giúp giảm thiểu được liều đến các cơ quan lành xung quanh (Hình 2.9)

Hình 2.9: Trường chiếu xạ 3D-CRT khi sử dụng MLC đã che bớt thể tích mô

Trang 30

Hình 2.10: Khối u hình dạng phức tạp (hình chữ U), mô lành cần bảo vệ nhận

được liều như liều đến khối u

Để khắc phục nhược điểm này, kỹ thuật xạ trị điều biến liều ra đời cho phép giảm thiểu liều tới mô lành mà vẫn đảm bảo liều cao đến khối u (Hình 2.11)

Hình 2.11: Khối u hình dạng phức tạp (hình chữ U), liều trên mô lành đã được

giảm thiểu

2.2.3 Kỹ thuật xạ trị điều biến liều IMRT

2.2.3.1 Nguyên lý điều biến cường độ chùm tia

Khối u

Mô lành cần bảo vệ

Khối u

Mô lành cần bảo vệ

Trang 31

Trường chiếu xạ trị điều biến liều được minh họa trên Hình 2.12 với các điểm trong trường chiếu có cường độ bức xạ không đồng đều

Hình 2.12: Minh họa trường chiếu xạ trị điều biến liều: các điểm trong trường

chiếu có cường độ bức xạ không đồng đều

Trong kỹ thuật này, sử dụng dụng cụ bù trừ (Hình 2.13) hoặc bằng cách dịch chuyển các lá MLC (Hình 2.14), 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 (Hình 2.11 và Hình 2.12)

Hình 2.13: Dụng cụ bù trừ được làm vật liệu chì, mỗi điểm (ô vuông) trong trường chiếu có độ dày khác nhau do đó chùm bức xạ đi qua sẽ có cường độ không đồng

đều

Trường chiếu

Trang 32

Hình 2.14: Các lá MLC dịch chuyển tạo ra phân bố liều không đồng nhất trong

trường chiếu xạ

2.2.3.2 Một số ưu nhược điểm của xạ trị điều biến liều

Ưu điểm của kỹ thuật xạ trị điều biến liều là đạt hiệu quả cao hơn trong điều trị khối u, bảo vệ các mô lành

Nhược điểm của kỹ thuật xạ trị điều biến liều là kỹ thuật rất phức tạp, do vậy với

kỹ thuật này đòi hỏi phải tiến hành QA kế hoạch trước khi đưa vào điều trị cho bệnh

Trang 33

Hình 2.15: Minh họa phương pháp lập kế hoạch thuận

Đối với kỹ thuật xạ trị IMRT, các bước điều trị cũng giống như phương pháp xạ trị thông thường, tuy nhiên trong phần lập kế hoạch xạ trị có sự khác biệt hơn khi thực hiện phương pháp lập kế hoạch ngược thay cho kế hoạch thuận Kế hoạch ngược liên quan đến các dữ liệu hình ảnh lát cắt CT, khối u và cấu trúc mô lành, đưa thông tin đến một phần mềm tính toán để xác định cấu hình MLC và tối ưu hóa

sự phân bố liều đến thể tích bia trong khi vẫn giữ liều ở các mô cần bảo vệ với một mức liều thấp Lập kế hoạch ngược là việc thiết đặt một ngưỡng liều tại khối u và liều tại các cơ quan lành xung quanh, từ đó hệ thống máy tính sẽ tính thiết kế hướng chiếu cho các tia xạ (Hình 2.16) [21, 22]

Hình 2.16: Minh họa phương pháp lập kế hoạch ngược

Trang 34

b) Phân bố cường độ trường chiếu

Để thể hiện chính xác giá trị cường độ liều chiếu ta quan sát hai hình dưới đây:

Hình 2.17: Vùng không gian được định dạng của kỹ thuật xạ trị 3D-CRT

Hình 2.18: Vùng không gian được định dạng bằng kỹ thuật xạ trị IMRT

Ở Hình 2.17 vùng không gian được định dạng bằng kỹ thuật xạ trị 3D-CRT có cường độ liều là đồng nhất Còn Hình 2.18 vùng không gian được định dạng bằng

kỹ thuật xạ trị IMRT có các ô vuông với độ đậm khác nhau Những ô nào càng đậm chứng tỏ cường độ tại đó càng lớn và ngược lại những ô càng nhạt màu chứng tỏ tại

đó nhận được mức cường độ liều càng thấp [21, 22]

2.2.4 Các loại kỹ thuật xạ trị IMRT

Hiện nay, kỹ thuật xạ trị IMRT đang được sử dụng rộng rãi và hiệu quả trong

việc điều trị nhiều loại ung thư như ung thư tuyến tiền liệt, ung thư vùng đầu-cổ và

hệ thống thần kinh trung ương Ngoài ra, kỹ thuật xạ trị IMRT cũng được sử dụng

Trang 35

để điều trị ung thư vú, ung thư tuyến giáp, ung thư phổi, đường tiêu hóa, bệnh lý ác tính phụ khoa trong trường hợp có đầy đủ các dụng cụ cố định bệnh nhân cho các vùng ung thư này

Kỹ thuật xạ trị IMRT được chia ra làm nhiều loại, Hình 2.19 dưới đây thể hiện các kỹ thuật xạ trị IMRT hiện nay:

Hình 2.19: Sơ đồ khối các loại kỹ thuật điều biến cường độ chùm tia (IMRT)

Trong đồ án này sẽ tập trung trình bày về kỹ thuật IMRT với Gantry cố định cấp liều sử dụng hệ chuẩn trực đa lá MLC (cấp liều tĩnh: Step-and-Shoot và cấp liều động: Dynamic), và kỹ thuật IMRT với Gantry quay điều biến cường độ (VMAT), hay còn gọi là kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn VMAT (Volumetric Modulated Arc Therapy) đang được sử dụng tại Trung tâm xạ trị - Bệnh viện ĐKQT Vinmec

Trang 36

2.2.4.1 Kỹ thuật cấp liều tĩnh Step-and-Shoot

Trong kỹ thuật này, mỗi trường chiếu sẽ được chia ra làm một chuỗi nhiều các các phân đoạn (segments) trường chiếu thích hợp (Hình 2.20) Máy sẽ được hoạt động để phân phát một liều lượng thích hợp cho phân đoạn trường chiếu đầu tiên Sau đó các cặp “lá” (leaf) của hệ chuẩn trực đa lá MLC sẽ được di chuyển đến các

vị trí thiết lập khác nhau để tạo ra phân đoạn trường chiếu tiếp theo (trong quá trình này máy ngừng phát tia trong khoảng thời gian từ 2s đến 3s) Sau đó máy sẽ lại được bật trở lại để tiếp tục thực hiện việc phân phát liều lượng cho phân đoạn trường chiếu mới được thiết lập Kết quả thu được liều lượng của trường chiếu lớn

sẽ bằng tổng cộng chuỗi liều lượng của các phân đoạn trường chiếu thành phần Có nghĩa là liều lượng cho mỗi trường chiếu này đã được điều biến

Ưu điểm của kỹ thuật cấp liều tĩnh Step-and-Shoot là kỹ thuật này cho phép chiếu xạ khối u có hình dạng bất kỳ, ít gây ảnh hưởng tới các mô lành mà vẫn đảm bảo cấp đủ liều đến khối u

Nhược điểm của kỹ thuật cấp liều tĩnh Step-and-Shoot là thời gian điều trị lâu do máy phải ngừng phát tia để hệ chuẩn trực đa lá MLC tạo hình dạng các phân đoạn trường chiếu, dẫn đến bệnh nhân có thể sẽ không thoải mái trong tư thế xạ trị và gây

ra sai số

Hình 2.20: Bốn trường MLC sử dụng trong một ví dụ về Step-and-shoot IMRT

2.2.4.2 Kỹ thuật cấp liều động Dynamic

Trong kỹ thuật này, với mỗi trường chiếu, các cặp lá của hệ chuẩn trực đa lá MLC được di chuyển liên tục trong khi máy vẫn phát tia (Hình 2.21) Điều này tương ứng với việc các phân đoạn trường chiếu cũng được thay đổi một cách liên

Trang 37

tục Sự thay đổi này được điều khiển bằng máy tính Vì vậy cần phải có một giải pháp cho việc tính toán các vị trí của lá MLC như là một hàm của thời gian Boyer

và Straigh [3] đã đưa ra giải pháp bằng việc thiết lập mối quan hệ giữa cường độ chùm tia với vận tốc di chuyển của mỗi cặp lá MLC Theo đó, sự thay đổi vận tốc của mỗi cặp lá MLC sẽ quyết định sự thay đổi cường độ chùm bức xạ Từ bản đồ cường độ cho một phân bố liều bất kỳ, máy tính sẽ tính toán để đạt được phân bố đó thì các cặp lá MLC sẽ phải chuyển động như thế nào, với vận tốc bao nhiêu và việc điều trị sẽ tiến hành theo kết quả tính toán đó

Ưu điểm của kỹ thuật cấp liều động là thời gian điều trị được rút ngắn hơn so với

kỹ thuật Step-and-Shoot, do đó góp phần giảm thiểu sai số hơn

Nhược điểm của kỹ thuật cấp liều động là có thể có sự rò rỉ bức xạ trong khi các

lá MLC dịch chuyển

Hình 2.21: Trường MLC động sử dụng trong một ví dụ về dynamic MLC

2.2.4.3 Kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn 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 (Hình 2.24), 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

Đơn vị MU được hiểu là đơn vị phóng xạ mà máy phát ra đối với mỗi mức năng lượng bức xạ khác nhau MU của một mức năng lượng bức xạ được quy chuẩn về liều lượng hấp thụ như sau: 1MU tương ứng với liều lượng 1cGy (10-2Gy) đo trong phantom nước tại độ sâu liều cực đại (dmax) của mức năng lượng đó với khoảng cách từ nguồn đến bề mặt SSD = 100cm và trường chiếu chuẩn 10x10 cm2

Trang 38

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 (Hình 2.23)

Hình 2.23: Kỹ thuật xạ trị điều biến thể tích cung tròn VMAT

Hình 2.24: Phân bố liều chiếu xạ tới khối u và các mô lành xung quanh giữa xạ trị

VMAT(trái) và xạ trị IMRT gantry cố định (phải)

Khối u

Cơ quan lành

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	2,74 MB