NÂNG CAO NĂNG lực NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG CHÙM hạt PROTON và hạt NẶNG TRONG điều TRỊ BỆNH UNG THƯ tại BỆNH VIỆN k TRUNG ƯƠNG

Chính vì vậy, kính trình ...cho phép thực hiện đề án “Nâng cao năng lực nghiên cứu ứng dụng chùm hạt proton và hạt nặng trong điều trị bệnh ung thư tại Bệnh viện K Trung ương" với mục đí

BỘ Y TẾ BỆNH VIỆN K

ĐỀ ÁN

NÂNG CAO NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHÙM HẠT PROTON VÀ HẠT NẶNG TRONG ĐIỀU TRỊ BỆNH UNG THƯ TẠI BỆNH VIỆN K TRUNG ƯƠNG

proton và hạt nặng trong điều trị

bệnh ung thư tại Bệnh viện K

về tỷ lệ bệnh nhân điều trị khỏi Cụ thể là tỷ lệ bệnh nhân điều trị bằng ion nặng có

kích thước khối u giảm hoặc không tăng lên sau 3 năm rất khả quan, cụ thể là trên 90% với ung thư phổi không tế bào nhỏ; 80-90% ung thư gan; gần 100% ung thư tiền liệt tuyến Tỷ lệ sống thêm sau 3 năm của ung thư phổi giai đoạn I& II là 86%; ung thư gan là 72%; sống thêm sau 2 năm của ung thư tụy là 36%; sống thêm trung bình sau 5 năm của ung thư tiền liệt tuyến: 99%;ung thư trực tràng: 53%; ung thư đầu cổ:74% Thời gian chiếu xạ khi điều trị bằng hạt nặng cũng ngắn hơn xạ

trị proton khiến số lượng bệnh nhân điều trị bằng hạt nặng cao gấp 2-3 lần số lượng

bệnh nhân điều trị proton Thời gian điều trị trung bình như sau: ung thư đầu-cổ: 4 tuần điều trị; phổi giai đoạn I: chiếu xạ 1 lần duy nhất (1 ngày); không tế bào nhỏ tại chỗ, tiến triển: 3-4 tuần điều trị; ung thư gan: 1 tuần điều trị; ung thư tiền liệt tuyến: 4-5 tuần điều trị; ung thư xương & phần mềm: 4 tuần điều trị; ung thư trực tràng không có khả năng phẫu thuật: 4 tuần điều trị Bên cạnh đó xạ trị Proton và hạt nặng có ưu thế riêng là biện pháp duy nhất có thể xạ trị cho ung thư nhi khoa

và đặc biệt đây là phương pháp rất ít tác dụng phụ nên có thể điều trị cho hầu hết các ung thư hệ đặc, nhất là các trường hợp già yếu Hơn nữa, việc áp dụng kỹ thuật

tiên tiến này sẽ giúp giữ lại 1 tỷ USD cho quốc gia do hơn 40.000 lượt bệnh nhân ung thư ra nước ngoài điều trị hàng năm

Chính vì vậy, kính trình cho phép thực hiện đề án “Nâng cao năng

lực nghiên cứu ứng dụng chùm hạt proton và hạt nặng trong điều trị bệnh ung thư tại Bệnh viện K Trung ương" với mục đích ứng dụng phương pháp hiện

đại nâng cao tỷ lệ chữa khỏi và cải thiện chất lượng sống cho bệnh nhân ung thư ởViệt Nam

1 Cơ sở xây dựng đề án

1.1 Cơ sở thực tiễn

Theo ước tính chưa đầy đủ, mỗi năm tại Việt Nam có khoảng 126.000 ca mới mắc

và 94.000 ca tử vong do ung thư, gấp 9 lần con số tử vong do tai nạn giao thông Ước

tính trong năm 2020 sẽ có tối thiểu 189.344 ca ung thư mới mắc Đối với bệnh ung

thư, việc chẩn đoán sớm đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao hiệu quảđiều trị và tiết kiệm chi phí Tuy nhiên, tại Việt Nam, trên 70% bệnh nhân đến khám vàđiều trị ở giai đoạn muộn làm cho tỷ lệ chữa khỏi ung thư ở Việt Nam chỉ đạt khoảng 40% ở

nữ và 33% ở nam

Nhờ sự phát triển của khoa học và công nghệ, thời gian qua xạ trị bằng chùmProton và xạ trị hạt nặng (heavy ion), là phương pháp xạ trị tiên tiến nhất hiện nay đạthiệu quả cao và cứu sống được rất nhiều bệnh nhân Ý tưởng sử dụng proton trongđiều trị được nhà vật lý Robert R.Wilson đưa ra vào năm 1946 Năm 1988, kỹ thuậtđiều trị này được Cơ quan quản lý thuốc và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt choviệc điều trị ung thư Từ năm 1994 những ứng dụng về lâm sàng đầu tiên của xạ trị hạtnặng đã được triển khai tại Viện khoa học phóng xạ quốc gia Nhật Bản(NIRS) bằngviệc sử dụng các ion Carbon

Hiện nay, tại các quốc gia tiên tiến như Hoa Kỳ, các quốc gia châu Âu đều cócác cơ sở điều trị proton Tại Hoa Kỳ có khoảng 25 trung tâm điều trị proton và nhiềutrung tâm tại châu Âu Tại Nhật, việc ứng dụng điều trị Proton đã được triển khai tại

12 trung tâm điều trị ung thư Trong một vài năm tới thì các quốc gia châu Á khác nhưSingapore, Trung Quốc, Đài Loan cũng đều có kế hoạch xây dựng các trung tâm xạ trị

proton trong việc điều trị ung thư Tuy nhiên, xạ trị proton kết hợp với ion hạt nặng

chỉ mới được xây dựng tại Nhật Bản, các quốc gia trong khu vực đều chưa có trung tâm xạ trị kết hợp Proton –Ion hạt nặng.

1.2 Cơ sở khoa học

Hiện nay trên thế giới, việc ứng dụng xạ trị hạt nặng vào điều trị ung thư chokết quả lợi ích về hiệu ứng sinh học của các hạt nặng trong điều trị ung thư cao gấp 2-4lần điều trị bằng các phương pháp khác Xạ trị proton và hạt nặng được áp dụng trênhầu hết các vị trí khối u và đặc biệt có hiệu quả cao với các loại ung thư não, ung thưđầu cổ, ung thư vú, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư phổi, ung thư đại trực tràng, ungthư gan, ung thư tụy, ung thư đường tiêu hóa, ung thư tuyến yên…Cho tới 12/2015,tổng số bệnh nhân trên thế giới được điều trị bằng xạ trị proton là 131.240 và xạ trịbằng hạt nặng là 19.376 bệnh nhân Tính trung bình áp dụng biện pháp xạ trị bằngProton và hạt nặng giảm được 8,5% tỷ lệ tái phát và tăng được 7,2% tỷ lệ chữa khỏibệnh ung thư Đồng thời với kết quả điều trị ngoạn mục như vậy, các biện pháp hiệnđại này rất ít tác dụng phụ, người bệnh hoàn toàn có thể sinh hoạt bình thường trongquá trình điều trị Các kết quả chính đã được trình bày tại phần đầu của tờ trình này

2 Mục tiêu của đề án

Mục tiêu chung:

Nâng cao năng lực nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến trong công tác chẩnđoán, điều trị kịp thời bệnh ung thư; bắt kịp trình độ công nghệ y khoa trong khu vực vàtrên thế giới nhằm nâng cao chất lượng phục vụ, chăm lo sức khỏe cho người dân ngàymột tốt hơn

Mục tiêu cụ thể:

1 Nghiên cứu ứng dụng chùm hạt proton và hạt nặng trong điều trị bệnh ung thưthông qua xây dựng trung tâm điều trị proton kết hợp hạt nặng tại Bệnh viện Ktrung ương

2 Phát triển kỹ thuật xạ trị proton và hạt nặng tiên tiến nhằm nâng cao cơ hội tiếpcận điều trị chất lượng cao cho người bệnh ung thư tại Việt Nam

3 Nâng cao năng lực đội ngũ cán bộ xạ trị ung thư của Việt Nam và ứng dụng xạ trị

kỹ thuật Proton và hạt nặng trong nghiên cứu khoa học chuyên sâu

Thời gian thực hiện: 3 năm (2018 – 2020)

3.Ý nghĩa và hiệu quả mang lại của đề án

3.1 Nâng cao vị thế của Việt Nam trong việc nghiên cứu áp dụng kỹ thuật hiện đại trong điều trị ung thư: Hiện tại, chưa có quốc gia nào ở Đông Nam Á có trung tâm

kết hợp xạ trị proton-hạt nặng trong điều trị ung thư Việc xây dựng trung tâm điều trịkết hợp này tại Việt Nam tạo cơ hội thu hút các chuyên gia hàng đầu của thế giới tớiViệt Nam Qua đó tạo điều kiện cung cấp dịch vụ điều trị cho người bệnh ung thư tạiViệt Nam cũng như trong khu vực

3.2 Nâng cao cơ hội tiếp cận điều trị kỹ thuật cao & chất lượng điều trị cho người bệnh ung thư tại Việt Nam: Xạ trị Proton và xạ trị hạt cho sự phân bố liều lượng tốt

hơn ở những cơ quan u và giảm thiểu tối đa các biến chứng mô lành Bệnh nhân mắccác loại bệnh ung thư khó điều trị nhưng lại tương đối phổ biến tại Việt Nam như ungthư gan, ung thư phổi, ung thư đường tiêu hóa, ung thư xương…có cơ hội được điềutrị trong thời gian ngắn và hiệu quả điều trị cao, lại không phải ra nước ngoài điều trị

Một số ung thư phổ biến ở trẻ em có hiệu quả rất rõ rệt qua điều trị bằng xạ trị Proton

và xạ trị hạt nặng Xây dựng hệ thống xạ trị proton – hạt nặng tại Việt Nam sẽ mang lại

cơ hội điều trị cho các bệnh nhi ung thư Việc này không những nâng cao chất lượngđiều trị mà còn mang lại giá trị nhân văn lớn

3.3 Lợi ích về nâng cao năng lực & nghiên cứu khoa học: Để triển khai kỹ thuật

tiên tiến trong điều trị ung thư, các bác sĩ xạ trị, kỹ thuật viên, kỹ sư vật lý sẽ có cơ hội

để học tập, nâng cao trình độ chuyên môn Việc áp dụng kỹ thuật điều trị tiên tiến sẽthu hút các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực xạ trị ung thư trên thế giới tới ViệtNam để trao đổi kinh nghiệm, điều trị bệnh nhân, góp phần nâng cao năng lực củanhân viên y tế cũng như nâng cao chất lượng điều trị cho người bệnh Hiện tại rất íttrung tâm xạ trị kết hợp proton- hạt nặng nên đây cũng sẽ là trung tâm có thể pháttriển các nghiên cứu lâm sàng của khu vực trong lĩnh vực ứng dụng xạ trị trongđiều trị ung thư

3.4.Nâng cao hợp tác quốc tế: Qua việc chuyển giao những công nghệ tiến tiến, các

bác sĩ, kỹ sư, kỹ thuật viên của Bệnh viện trong Dự án này sẽ có cơ hội tham gia cáckhoá trao đổi đào tạo quốc tế, nâng cao trình độ chuyên môn, góp phần trong công táckhám chữa bệnh cũng như nghiên cứu khoa học

3.5 Lợi ích về mặt kinh tế: Hàng năm, theo thống kê có khoảng hơn 40.000 lượt bệnh

nhân ung thư của Việt Nam ra nước ngoài điều trị và chi phí để điều trị tại các bệnhviện mà các bệnh nhân chi trả vào khoảng hơn 1 tỷ USD Việc xây dựng hệ thống xạtrị Proton -Hạt nặng sẽ giúp giảm số lượng bệnh nhân ra nước ngoài điều trị cũng nhưthu hút nguồn bệnh nhân từ các quốc gia trong khu vực Đông Nam Á

4 Kinh phí:

- Dự toán kinh phí: 150 triệu USD (bao gồm máy móc & xây dựng), trong đó 50 triệu

USD cho xạ trị proton & 100 triệu USD cho xạ trị hạt nặng

- Nguồn kinh phí: Nhà nước kết hợp với các nguồn vốn hợp pháp khác

Nơi nhận

- Như trên;

Trần Văn Thuấn

MỤC LỤC

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ DỰ ÁN 1

PHẦN II: SỰ CẦN THIẾT 2

I CƠ SỞ PHÁP LÝ THỰC HIỆN DỰ ÁN 2

II CƠ SỞ THỰC TIỄN 3

1 Tình hình ung thư tại Việt Nam có xu hướng gia tăng 3

2 Phần lớn bệnh nhân ung thư đến khám và điều trị ở giai đoạn muộn 3

3 Tiến bộ về xạ trị trong điều trị ung thư 4

4 Tình hình xạ trị ung thư tại Việt Nam và tại bệnh viện K 6

III MỤC TIÊU CỦA DỰ ÁN 8

1 Nghiên cứu ứng dụng chùm hạt proton và hạt nặng trong điều trị bệnh ung thư t thông qua xây dựng trung tâm điều trị xạ trị proton và hạt nặng tại Bệnh viện K trung ương 8

2 Phát triển kỹ thuật xạ trị proton và hạt nặng tiên tiến nhằm nâng cao cơ hội tiếp cận điều trị chất lượng cao cho người bệnh ung thư tại Việt Nam 8

3 Nâng cao năng lực đội ngũ cán bộ xạ trị ung thư của Việt Nam và ứng dụng xạ trị kỹ thuật Proton và hạt nặng trong nghiên cứu khoa học chuyên sâu. 8

IV HIỆU QUẢ CỦA DỰ ÁN 9

1 Hiệu quả về điều trị 9

2 Nâng cao vị thế của Việt Nam trong việc áp dụng kỹ thuật hiện đại trong

điều trị ung thư 9

3 Nâng cao cơ hội tiếp cận điều trị kỹ thuật cao & chất lượng điều trị cho

người bệnh ung thư tại Việt Nam 10

4 Lợi ích về nâng cao năng lực & nghiên cứu khoa học 10

5.Tăng cường hợp tác quốc tế 10

6 Lợi ích về mặt kinh tế 11

PHẦN III: GIỚI THIỆU XẠ TRỊ PROTON VÀ XẠ TRỊ HẠT NẶNG 12

I Cơ sở khoa học của xạ trị bặng chùm hạt Proton và xạ trị hạt nặng 12

1 Nguyên lý chung của xạ trị bằng chùm hạt Protons và hạt nặng 14

2 Một số ví dụ về sự khác nhau giữa phân bố liều lượng của xạ trị dùng chùm Photon và hạt nặng với Proton 16

3 Chùm proton và hạt nặng trong ứng dụng lâm sàng 19

4 Điều biến chùm tia và đỉnh Bragg 23

5 Quét phân bố theo điểm 23

6 Kiểm soát cường độ chùm tia 24

7 Hiệu ứng nhiễu loạn - liều lượng do độ dày lớn, không đồng nhất 26

8 Lý thuyết chùm tia hẹp tính phân bố liều proton và hạt nặng 27

PHẦN IV: SƠ LƯỢC CẤU HÌNH MÁY XẠ TRỊ PROTON VÀ HẠT NẶNG 29

I GIỚI THIỆU 29

II MÁY GIA TỐC CYCLOTRON VÀ SYNCHROTRON 30

1 Máygia tốc Synchrotron là gì? 30

2 Máygia tốc Cyclotron là gì? 31

3 So sánh tóm tắt Cyclotron và Synchrotron 32

III XẠ TRỊ BẰNG CHÙM HẠT NẶNG (ION CARBON) TRÊN THẾ GIỚI 34

IV HỆ THỐNG KẾT HỢP (HYBRID) THIẾT BỊ XẠ TRỊ PROTON-ION CARBON 35

V TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN VỀ XẠ TRỊ PROTON VÀ ION CARBON 36

PHẦN V: KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 38

PHẦN VI: CHI PHÍ VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA DỰ ÁN 39

I CHI PHÍ HOẠT ĐỘNG CỦA DỰ ÁN 39

1 Các khoản chi hoạt động của dự án 39

2 Chi phí cụ thể 39

II CƠ CHẾ TÀI CHÍNH 41

PHẦN VI: ĐÁNH GIÁ Ý NGHĨA, TIỀM NĂNG CỦA ĐỀ ÁN 42

PHẦN VII: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Phân bố liều lượng trong mô của chùm photon; Proton và Ion Carbon 13

Hình 2 Các loại bức xạ và ion nặng (ion Carbon) dùng trong xạ trị 13

Hình 3 Hệ số RBE của một số loại bức xạ và ion nặng (ion Carbon) dùng trong xạ trị 14

Hình 4 Phân bố liều hấp thụ trong mô giữa chùm photon (tia-X) và chùm Proton 16

Hình 5 So sánh xạ trị khối u não bằng chùm Protons và chùm photon (tia-X) 17

Hình 6 So sánh xạ trị khối u TTL bằng chùm Protons và chùm photon (tia-X) 17

Hình 7 Thiết bị hình cánh quạt và bộ lọc “đỉnh”điều biến tầm hoạt động của chùm Protons 21

Hình 8 Một trong những dụng cụ điều biến chùm Protons- dãn đỉnh Bragg 22

Hình 9 Điều biến cường độ chùm tia bằng kỹ thuật Beam Scanning 24

Hình 1 Các loại bức xạ và ion nặng (ion carbon) dùng trong xạ trị 29

Hình 2 Phân bố liều sâu trong mô của một số loại bức xạ 29

Hình 3 Mô hình nguyên lý máy gia tốc Synchrotron 31

Hình 4 Mô hìnhhệ thống gia tốc Cyclotron 32

Hình 5 Mô hình chung về khu vực xạ trị bằng chùm hạt Protron 33

Hình 6 Một trong những Gantry xạ trị bằng chùm hạt Proton 33

Hình 7 Hệ thống máy gia tốc ion Carbon tại Chiba, Japan 34

Hình 8 Hệ thống máy gia tốc ion Carbon tại HIT, Đức 35

Hình 9.Một phần của Gantry thuộc thiết bị ion Carbon tại Heidelberg, Đức 35

Hình 10 Hệ thống Hybrid thiết bị Proton và ion Carbon 36

Mục tiêu chung: Áp dụng công nghệ y khoa tiên tiến trong công tác chẩn đoán, điều trị

kịp thời bệnh ung thư; bắt kịp trình độ công nghệ y khoa trong khu vực và trên thế giới

nhằm nâng cao chất lượng phục vụ, chăm lo sức khỏe cho người dân ngày một tốt hơn

Mục tiêu cụ thể:

1 Nghiên cứu ứng dụng chùm hạt proton và hạt nặng trong điều trị bệnh ung thưthông qua xây dựng trung tâm điều trị proton kết hợp hạt nặng tại Bệnh viện Ktrung ương

2 Phát triển kỹ thuật xạ trị proton và hạt nặng tiên tiến nhằm nâng cao cơ hội tiếpcận điều trị chất lượng cao cho người bệnh ung thư tại Việt Nam

3 Nâng cao năng lực đội ngũ cán bộ xạ trị ung thư của Việt Nam và ứng dụng xạ trị

kỹ thuật Proton và hạt nặng trong nghiên cứu khoa học chuyên sâu

3 Thời gian thực hiện: 3 năm (2018 – 2020)

5 Đơn vị triển khai dự án: Bệnh viện K

6 Nguồn kinh phí: Nhà nước kết hợp với các nguồn vốn hợp pháp khác

 Căn cứ Nghị quyết số 93/NQ-CP ngày 15/12/2014 của Chính phủ quy định vềmột số cơ chế, chính sách phát triển y tế;

 Căn cứ Nghị định số 16/2015/NĐ-CP ngày 14/2/2015 của Chính phủ quy định

cơ chế tự chủ của đơn vị sự nghiệp công lập;

 Căn cứ Nghị định số 52/2009/NĐ-CP ngày 03/6/2009 của Chính phủ quy địnhchi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Quản lý, sử dụng tài sản nhà nước;

 Căn cứ Nghị định số 04/2016/NĐ-CP ngày 06/01/2016 của Chính phủ về việcsửa đổi, bổ sung một số điều của quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điềucủa Nghị định số 52/2009/NĐ-CP

 Căn cứ Thông tư số 23/2016/TT-BTC ngày 16/02/2016 của Bộ Tài chính hướngdẫn một số nội dung về quản lý, sử dụng tài sản nhà nước tại đơn vị sự nghiệp công lập;

 Căn cứ Thông tư liên tịch số 37/2015/TTLT-BYT-BTC ngày 29/10/2015 của Bộ

Y tế - Bộ Tài chính, quy định thống nhất giá dịch vụ khám, chữa bệnh bảo hiểm y tếgiữa các bệnh viện cùng hạng trên toàn quốc

 Căn cứ quyết định số 1958/QĐ-TTg ngày 14/11/2011 của thủ tướng chínhphủ về việc phê duyệt Quy hoạch chi tiết phát triển, ứng dụng bức xạ trong y tế đếnnăm 2020

 Căn cứ nghị quyết số 46-NQ/TW ngày 23/2/2005 của Bộ Chính trị về công tác bảo vệ, chăm sóc và nâng cao sức khỏe nhân dân trong tình hình mới.

 Căn cứ quyết định số 122/QĐ-TTg ngày 10/1/2013 về Phê duyệt chiến lược quốc gia bảo vệ, chăm sóc và nâng cao sức khỏe nhân dân giai đoạn 2011-

2020, tầm nhìn đến năm 2030.

II CƠ SỞ THỰC TIỄN

1 Tình hình ung thư tại Việt Nam có xu hướng gia tăng

Theo ước tính của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hàng năm trên thế giới có khoảng14,1 triệu người mới mắc và khoảng hơn 8,2 triệu người tử vong do ung thư Ước tính tớinăm 2020 sẽ có khoảng 25 triệu người mới mắc và 14 triệu người chết do căn bệnh này trêntoàn cầu, trong đó 70% ở các quốc gia đang phát triển

Theo nhận định của Bộ Y tế, mô hình bệnh tật ở nước ta là mô hình kép, trong đósong song các bệnh truyền nhiễm được đẩy lùi thì các bệnh không truyền nhiễm baogồm ung thư, tim mạch, đái tháo đường đang có xu hướng gia tăng Các bệnh khôngtruyền nhiễm chiếm tới 71% tỷ lệ mắc và 60,1% tỷ lệ tử vong ở người Việt Nam trongkhi cách đây 20 năm, tỷ lệ gây tử vong do nhóm bệnh này chỉ là 41,8% Theo ước tínhchưa đầy đủ, mỗi năm tại Việt Nam có khoảng 126.000 ca mới mắc và 94.000 ca tửvong do ung thư, gấp 7 lần con số tử vong do tai nạn giao thông Số liệu thống kê trên 50quốc gia về 25 nguyên nhân hàng đầu gây tử vong ở người từ năm 1990-2010 ở Việt Namcho thấy chỉ tính riêng 4 loại ung thư gan, phổi, dạ dày, và đại trực tràng đó chiếm tới10,9% nguyên nhân tử vong ở người Qua số liệu ghi nhận ung thư từ 6 tỉnh, thành phố baogồm Hà Nội, Hải Phòng, Thái Nguyên, Huế, Tp Hồ Chí Minh và Cần Thơ cho thấy năm

2010 ở Việt Nam có tối thiểu 126.307 ca ung thư mới mắc ở cả hai giới Trong đó nữ có

54.367 ca ung thư và nam có 71.940 ca ung thư Ước tính trong năm 2020 sẽ có tối thiểu

189.344 ca ung thư mới mắc 10 loại ung thư phổ biến ở nữ giới bao gồm ung thư vú, đại

trực tràng, phổi, cổ tử cung, dạ dày, tuyến giáp, buồng trứng, lympho và ung thư máu trongkhi 10 loại ung thư phổ biến ở nam giới bao gồm ung thư phổi, dạ dày, gan, đại tràng, thựcquản, vòm họng, lympho, máu, tiền liệt tuyến và bàng quang

2 Phần lớn bệnh nhân ung thư đến khám và điều trị ở giai đoạn muộn

Đối với bệnh ung thư, việc chẩn đoán sớm đóng vai trò hết sức quan trọng Bệnhphát hiện càng sớm thì việc điều trị càng đơn giản, tiết kiệm và hiệu quả điều trị càngcao Phần lớn bệnh nhân ung thư đến khám và điều trị ở giai đoạn muộn làm cho tỷ lệchữa khỏi ung thư ở Việt Nam chỉ đạt khoảng 40% ở nữ và 33% ở nam Trong khi đó tỷ

lệ này lên tới 80% ở các nước phát triển nhờ các thành tựu đạt được trong sàng lọc phát

hiện sớm và các tiến bộ trong chẩn đoán, điều trị Qua nghiên cứu hồi cứu 51.625 bệnh

nhân ung thư đến khám và điều trị tại 5 bệnh viện: Bệnh viện K, Bệnh viện Ung bướu

Hà Nội, Bệnh viện Bạch Mai, Bệnh viện Việt Tiệp Hải Phòng, Bệnh viện Trung ươngHuế trong năm 2009 cho thấy có 19.262 trường hợp có phân loại giai đoạn bệnh chiếm

tỷ lệ 37,3% (chiếm 66,3% số ca vào viện điều trị) 13.753 ca đến khám và điều trị ở giaiđoạn muộn (≥ giai đoạn III) chiếm 71,40% Ung thư vú giai đoạn I & II chiếm 50, 52%giai đoạn muộn chiếm 49, 48 % Ung thư đại trực tràng giai đoạn I & II chiếm 32, 15 %

giai đoạn muộn chiếm 68, 85 % Ung thư cổ tử cung giai đoạn I & II chiếm 46, 02 %

giai đoạn muộn chiếm 53,98 % Bảng 1 dưới đây phần nào mô tả thực trạng này

Bảng 1: Số ca đến khám và điều trị chia theo loại bệnh và giai đoạn

3 Tiến bộ về xạ trị trong điều trị ung thư

Cùng với sự tiến bộ không ngừng của khoa học và công nghệ, thời gian qua đã cónhiều kỹ thuật hiện đại được triển khai trong điều trị ung thư và đã được chứng minhmang lại hiệu quả điều trị cao Mặc dù hiện nay có nhiều phương pháp điều trị ung thưnhư phẫu thuật, xạ trị, hóa chất, liệu pháp trúng đích, điều trị chuyện biệt cho từng bệnhnhân….nhưng xạ trị vẫn là một trong những phương pháp phổ biến, hữu hiệu đối vớihầu hết các loại ung thư ở nhiều giai đoạn khác nhau

Các kỹ thuật xạ trị đã có những tiến bộ vượt bậc, rất đáng khích lệ: từ kỹ thuậtphân bố liều theo hai chiều (2D), ba chiều (3D) và ba chiều theo hình dạng khối u (3D-CRT) đến xạ trị điều biến liều (IMRT), xạ trị dưới hướng dẫn hình ảnh (IGRT), xạ trị cắtlớp (tomotherapy), xạ trị hình cung, điều biến liều theo thể tích - VMAT (VolumetricModulated Arc Therapy)… Tuy nhiên, các kỹ thuật này đều sử dụng các chùm bức xạ

photon (tia-X), electron (điện tử) từ máy gia tốc truyền thống - LINAC Với những bức

xạ này, để tiêu diệt các tế bào ung thư thì các tác dụng phụ đối với mô lành xung quanh vẫn còn khiến các phương pháp này không thể áp dụng trên mọi vị trí khối u cũng như rất khó áp dụng đối với các bệnh nhi.

Xạ trị bằng chùm hạt Proton, xạ trị hạt nặng (Heavy Ion beam) hiện được coi làphương pháp xạ trị tiên tiến và lý tưởng nhất hiện nay Ý tưởng sử dụng chùm Protontrong điều trị được nhà vật lý Robert R.Wilson đưa ra từ năm 1946 Nỗ lực đầu tiên sửdụng xạ trị Proton để điều trị bệnh nhân bắt đầu từ những năm 1950 tại các cơ sở nghiêncứu về vật lý hạt nhân nhưng tại thời điểm này việc điều trị mới chỉ được áp dụng thửnghiệm trên một số bộ phận cơ thể Cho tới cuối những năm 1970, với sự phát triển củacác thiết bị hình ảnh và máy tính thì kỹ thuật điều trị này được áp dụng phổ biến hơn,đặc biệt trong lĩnh vực điều trị ung thư Năm 1988, kỹ thuật điều trị này được Cơ quanquản lý thuốc và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt cho việc điều trị ung thư Kỹthuật này cho phép phân bố một liều lượng cao tại khối u, với độ chính xác tới từngmilimet và hầu như không ảnh hưởng tới các mô lành ở xung quanh u Bằng phươngpháp này, rất ít khi xảy ra các tác dụng phụ Nếu có tác dụng không mong muốn thìthường mất đi rất nhanh, ngay sau khi điều trị.

Đối với xạ trị bằng hạt nặng như Helium, Carbon, Neon, Silicon argon…lần đầutiên được áp dụng tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, trường đại họctổng hợp California Năm 1992, máy xạ trị bằng hạt nặng đầu tiên được ứng dụng lâmsàng tại Viện khoa học phóng xạ quốc gia Nhật Bản(NIRS) bằng việc sử dụng các ionCarbon được tạo ra từ máy gia tốc y tế đặt tại thành phố Chiba –Nhật Bản Xạ trị hạtnặng mang lại lợi ích về hiệu ứng sinh học của các hạt nặng trong điều trị ung thư caogấp 2-4 lần điều trị bằng các phương pháp khác, ngay cả đối với các khối u kém đápứng với xạ trị thì ion hạt nặng vẫn có hiệu quả cao do chúng tác dụng vào tất cả các phacủa chu kỳ tế bào Tại Viện nghiên cứu khoa học xạ trị Nhật Bản, nơi bắt đầu triển khai

xạ trị hạt nặng từ năm 1994, cho tới nay đã có hơn 10.000 bệnh nhân điều trị theophương pháp này Tỷ lệ bệnh nhân điều trị hạt nặng có kích thước khối u giảm hoặckhông tăng lên sau 3 năm rất khả quan, cụ thể là trên 90% với ung thư phổi không tếbào nhỏ; 80-90% ung thư gan; gần 100% ung thư tiền liệt tuyến Thời gian điều trị của

xạ trị hạt nặng trung bình như sau: ung thư đầu-cổ: 4 tuần điều trị; phổi giai đoạn I:chiếu xạ 1 lần duy nhất (1 ngày); không tế bào nhỏ tại chỗ, tiến triển: 3-4 tuần điều trị;ung thư gan: 1 tuần điều trị; ung thư tiền liệt tuyến: 4-5 tuần điều trị; ung thư xương vàphần mềm: 4 tuần điều trị; ung thư trực tràng không có khả năng phẫu thuật: 4 tuần điềutrị Thời gian điều trị của phương pháp này ngắn hơn rất nhiều so với các phương pháp

xạ trị khác Mặt khác, khi so sánh thời gian chiếu xạ của xạ trị Proton với hạt nặng: thời

gian chiếu xạ khi điều trị bằng hạt nặng cũng ngắn hơn xạ trị proton khiến số lượngbệnh nhân điều trị bằng hạt nặng cao gấp 2-3 lần số lượng bệnh nhân điều trị proton

Xạ trị Proton và hạt nặng được áp dụng trên hầu hết các vị trí khối u và đặc biệt cóhiệu quả cao với các loại ung thư não, ung thư đầu cổ, ung thư vú, ung thư tiền liệttuyến, ung thư phổi, ung thư đại trực tràng, ung thư gan, ung thư tụy, ung thư đườngtiêu hóa, ung thư tuyến yên…

Hiện nay, tại nhiều quốc gia công nghiệp phát triển như Hoa Kỳ, các quốc gia châu

Âu đều có cơ sở xạ trị Proton Hoa Kỳ có khoảng 25 trung tâm xạ trị Proton; một sốquốc gia châu Âu như Thụy Điển, Đức, Pháp, Thụy Sĩ, Italia, Ba lan, Nga đã có hệthống xạ trị Proton Trong một vài năm tới thì các quốc gia châu Á khác như Singapore,Trung Quốc, Đài Loan cũng đều có kế hoạch xây dựng các trung tâm xạ trị hạt nặng.Hàn Quốc cũng là quốc gia đã áp dụng triển khai Proton trong điều trị Nhật Bản cũng

đã triển khai 12 trung tâm xạ trị Proton

Nhật-Bản là quốc gia đầu tiên trên thế giới ứng dụng xạ trị bằng chùm hạt nặng

Xạ trị hạt nặng hiện đang được triển khai tại 4 trung tâm của Nhật Bản, 2 trung tâm tạiĐức, 1 trung tâm tại Pháp Duy nhất tại Nhật Bản, có 1 Trung tâm đang lắp đặt hệ thống

xạ trị kết hợp Proton – hạt nặng

4 Tình hình xạ trị ung thư tại Việt Nam và tại bệnh viện K

Tại Việt Nam, xạ trị đóng vai trò quan trọng trong điều trị ung thư, 70% các phác

đồ điều trị đa mô thức bệnh ung thư có vai trò của xạ trị Trong những năm gần đây, đicùng với sự phát triển của hệ thống máy móc xạ trị hiện đại trên thế giới, việc ứng dụngcác trang thiết bị xạ trị hiện đại trong điều trị bệnh ung thư đã và đang được Đảng, Nhànước, Chính phủ rất quan tâm Hiện nay trên cả nước đã được đầu tư các trang thiết bịmáy móc sau:

Bảng 2: Trang thiết bị điều trị xạ trị tại Việt Nam

Bệnh viện K là bệnh viện đầu ngành chuyên sâu trong chẩn đoán và điều trịung thư Trung bình có khoảng hơn 2000 lượt bệnh nhân đến khám bệnh ở Bệnh viện

K mỗi ngày

Trải qua gần 50 năm hình thành và phát triển, bệnh viện K đã nỗ lực trong việcphục vụ công tác khám chữa bệnh, phục vụ sức khỏe cho các tầng lớp nhân dân Khoa

xạ trị đầu tiên của bệnh viện K được thành lập năm 1982 đã điều trị nhiều bệnh ung thư

có chỉ định xạ trị Thế hệ máy xạ trị đầu tiên ở viện K là những máy xạ trị Cobalt 60,năm 2001 bệnh viện được chính phủ đầu tư 1 máy xạ trị gia tốc đầu tiên ở Việt Nam vớikhu xạ trị mới theo đúng tiêu chuẩn quốc tế, đảm bảo hiệu quả, chất lượng điều trị và antoàn với môi trường Tính đến tháng 8/2017 bệnh viện K đã có 8 máy xạ trị (7 máy xạtrị gia tốc trong đó có một máy xạ trị Infinity phát chùm Photon đa mức năng lượng củahãng Elekta hiện đại ngang tầm thế giới và 1 máy xạ trị Cobalt đã quá lạc hậu).Quytrình xạ trị được tuân thủ theo khuyến cáo của Hội xạ trị Mỹ và Châu Âu, đảm bảo sự

an toàn và chính xác trong điều trị xạ trị Hiện nay, bệnh viện K đã thực hiện điều trị cácbệnh ung thư như:

1 Xạ trị đơn thuần triệt căn cho bệnh nhân ung thư giai đoạn sớm: ung thư vòm,ung thư thanh quản, ung thư tuyến tiên liệt…

2 Kết hợp xạ trị hóa chất triệt căn trong giai đoạn tiến triển tại chỗ: ung thưvòm, ung thư hạ họng thanh quản, ung thư khoang miệng, ung thư phổi, ungthư thực quản, ung thư dạ dày, ung thư cổ tử cung, ung thư tụy…

3 Xạ trị bổ trợ sau phẫu thuật, hóa chất: các khối u não, ung thư vú, ung thưphổi, ung thư trực tràng, ung thư hạch, ung thư phầm mềm xương…

4 Xạ trị tiền phẫu: ung thư trực tràng, ung thư thực quản, ung thư phổi…

5 Xạ trị triệu chứng( giảm đau, giảm chèn ép, chảy máu) ở các bệnh ung thưgiai đoạn muộn

Bệnh viện K là bệnh viện chuyên khoa về chẩn đoán và điều trị ung thư gồm có 64khoa phòng

- Khối Xạ bao gồm 7 khoa, phòng với khoảng 300 nhân viên, cụ thể là các khoa XạĐầu cổ, Xạ Vú-phụ khoa, Xạ tổng hợp Quán Sứ, Xạ tổng hợp Tam Hiệp, Xạ Tổnghợp Tân Triều, Vật lý xạ trị, Y học hạt nhân Đội ngũ cán bộ đã vận hành máy móc

và kỹ thuật xạ trị trong nhiều năm

- Đơn vị an toàn bức xạ::

 Cán bộ chuyên ngành an toàn bức xạ được đào tạo và cấp chứng chỉ của các cơquan chuyên trách trong nước và quốc tế

 Đảm nhận trách nhiệm an toàn bức xạ tại Bệnh viện K theo quy định của pháp luật

 Lập kế hoạch an toàn bức xạ để quản lý, tổ chức thực hiện, cập nhật thông tin,trang bị, phòng chống và khắc phục sự cố theo quy định của pháp luật

 Triển khai thực hiện các tiêu chuẩn an toàn bức xạ ở tất cả các đơn vị khoa,phòng liên quan, đảm bảo các yêu cầu an toàn bức xạ theo quy định đối với người bệnh,thân nhân người bệnh và nhân viên trực tiếp làm việc

III MỤC TIÊU CỦA DỰ ÁN

Mục tiêu chung:

Nâng cao năng lực nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến trong công tác chẩnđoán, điều trị kịp thời bệnh ung thư; bắt kịp trình độ công nghệ y khoa trong khu vực vàtrên thế giới nhằm nâng cao chất lượng phục vụ, chăm lo sức khỏe cho người dân ngàymột tốt hơn

Mục tiêu cụ thể:

1 Nghiên cứu ứng dụng chùm hạt proton và hạt nặng trong điều trị bệnh ung thư tthông qua xây dựng trung tâm điều trị xạ trị proton và hạt nặng tại Bệnh viện Ktrung ương

2 Phát triển kỹ thuật xạ trị proton và hạt nặng tiên tiến nhằm nâng cao cơ hội tiếpcận điều trị chất lượng cao cho người bệnh ung thư tại Việt Nam

3 Nâng cao năng lực đội ngũ cán bộ xạ trị ung thư của Việt Nam và ứng dụng xạ trị

kỹ thuật Proton và hạt nặng trong nghiên cứu khoa học chuyên sâu

IV HIỆU QUẢ CỦA DỰ ÁN

1 Hiệu quả về điều trị

- Thời gian điều trị của xạ trị hạt nặng ngắn hơn so với xạ trị thông thường, cụthể như sau: ung thư đầu-cổ: 4 tuần điều trị; phổi giai đoạn I: chiếu xạ 1 lần duy nhất (1

ngày); không tế bào nhỏ tại chỗ, tiến triển: 3-4 tuần điều trị; ung thư gan: 1 tuần điều trị;ung thư tiền liệt tuyến: 4-5 tuần điều trị; ung thư xương và phần mềm: 4 tuần điều trị;ung thư trực tràng không có khả năng phẫu thuật: 4 tuần điều trị Thời gian điều trị củaphương pháp này ngắn hơn rất nhiều so với các phương pháp xạ trị khác Mặt khác, khi

so sánh thời gian chiếu xạ của xạ trị Proton với hạt nặng: thời gian chiếu xạ khi điều trịbằng hạt nặng cũng ngắn hơn xạ trị proton khiến số lượng bệnh nhân điều trị bằng hạtnặng cao gấp 2-3 lần số lượng bệnh nhân điều trị proton

- Kết quả so sánh giữa xạ trị hạt nặng so với phương pháp thông thường được thể hiệntrong bảng dưới đây:

Bảng 3: Hiệu quả điều trị bằng xạ trị hạt nặng so với xạ trị thông

thường

STT Vị trí ung thư Tỷ lệ kiểm soát u tại chỗ sau 5 năm Tỷ lệ sống thêm

(xạ trị hạt nặng)

Xạ trị thông thường Xạ trị hạt nặng

1 Ung thư xương & mô mềm 43-70% 73% 53% (sau 5 năm)

-2 Nâng cao vị thế của Việt Nam trong việc áp dụng kỹ thuật hiện đại trong điều trị ung thư

- Hiện tại, chưa có quốc gia nào ở Đông Nam Á có trung tâm kết hợp xạ trịproton-hạt nặng trong điều trị ung thư Việc xây dựng trung tâm điều trị kết hợp này tạiViệt Nam tạo cơ hội cung cấp dịch vụ điều trị cho người bệnh ung thư trong khu vựccũng như thu hút các chuyên gia hàng đầu của thế giới tới Việt Nam

- Trong thời điểm hiện tại, hợp tác quốc tế của Việt Nam, đặc biệt trong lĩnh vực y

tế đang rất phát triển, là thời điểm thuận lợi để kêu gọi việc hỗ trợ cũng như đầu tư củacác quốc gia tiên tiến trong việc chuyển giao các kỹ thuật điều trị tiên tiến, hiện đại vàoViệt Nam

3 Nâng cao cơ hội tiếp cận điều trị kỹ thuật cao & chất lượng điều trị cho người bệnh ung thư tại Việt Nam

- Xạ trị Proton và xạ trị hạt cho sự phân bố liều lượng tốt hơn ở những cơ quan u

và giảm thiểu tối đa các biến chứng mô lành Bệnh nhân mắc các loại bệnh ung thư khóđiều trị nhưng lại tương đối phổ biến tại Việt Nam như ung thư gan, ung thư phổi, ungthư đường tiêu hóa, ung thư xương…có cơ hội được điều trị trong thời gian ngắn vàhiệu quả điều trị cao, lại không phải ra nước ngoài điều trị

- Một số ung thư phổ biến ở trẻ em có hiệu quả rất rõ rệt qua điều trị bằng xạ trịProton và xạ trị hạt nặng Xây dựng hệ thống xạ trị proton – hạt nặng tại Việt Nam sẽmang lại cơ hội điều trị cho các bệnh nhi ung thư Việc này không những nâng cao chấtlượng điều trị mà còn mang lại giá trị nhân văn lớn

4 Lợi ích về nâng cao năng lực & nghiên cứu khoa học

- Để triển khai kỹ thuật tiên tiến trong điều trị ung thư, các bác sĩ xạ trị, kỹ thuậtviên, kỹ sư vật lý sẽ có cơ hội để học tập, nâng cao trình độ chuyên môn

- Việc áp dụng kỹ thuật điều trị tiên tiến sẽ thu hút các chuyên gia hàng đầu tronglĩnh vực xạ trị ung thư trên thế giới tới Việt Nam để trao đổi kinh nghiệm, điều trị bệnhnhân, góp phần nâng cao năng lực của nhân viên y tế cũng như nâng cao chất lượngđiều trị cho người bệnh

- Hiện tại rất ít trung tâm xạ trị kết hợp proton- hạt nặng nên đây cũng sẽ là trungtâm có thể phát triển các nghiên cứu lâm sàng của khu vực trong lĩnh vực ứng dụng xạtrị trong điều trị ung thư

5.Tăng cường hợp tác quốc tế

- Qua việc chuyển giao những công nghệ tiến tiến, các bác sĩ, kỹ sư, kỹ thuật viêncủa Bệnh viện trong Dự án này sẽ có cơ hội tham gia các khoá trao đổi đào tạo quốc tế,nâng cao trình độ chuyên môn, góp phần trong công tác khám chữa bệnh cũng nhưnghiên cứu khoa học

6 Lợi ích về mặt kinh tế

- Hàng năm, theo thống kê có khoảng hơn 4000 lượt bệnh nhân ung thư của ViệtNam ra nước ngoài điều trị và chi phí để điều trị tại các bệnh viện mà các bệnh nhân chitrả vào khoảng hơn 1 tỷ USD Việc xây dựng hệ thống xạ trị Proton -Hạt nặng sẽ giúp

giảm số lượng bệnh nhân ra nước ngoài điều trị cũng như thu hút nguồn bệnh nhân từcác quốc gia trong khu vực Đông Nam Á

- Mặt khác, đời sống của hệ thống xạ trị proton-hạt nặng có tính ổn định lâu dài(hệ thống xạ trị ion proton đầu tiên được đặt tại Hokkaido, Nhật bản cách đây 21 nămthì hiện tại vẫn chạy tốt và mỗi ngày điều trị cho 40 bệnh nhân) Như vậy, việc đầu tưnày mang tính chất lâu dài

PHẦN III: GIỚI THIỆU XẠ TRỊ PROTON VÀ XẠ TRỊ HẠT NẶNG

I Cơ sở khoa học của xạ trị bặng chùm hạt Proton và xạ trị hạt nặng (heavy ion)

Từ lâu nay, người ta luôn quan tâm đến việc cải thiện kết quả và nâng cao chất lượng xạ trị ung thư bằng cách làm tăng hiệu quả sinh học hoặc phân bố tối

ưu liều hấp thụ tại thể tích bia (khối u)

 Xạ trị là phương pháp sử dụng những bức xạ ion hóa, có năng lượng đủ lớn, liều lượng thích hợp để tiêu diệt các tế bào ung thư, đồng thời phải giảm thiểu liều tác hại đối với các mô lành.

 Có hai dạng bức xạ ion hóa là: bức xạ sóng điện từ (các photon) như

tia-X, tia gamma (γ) và bức xạ hạt, chẳng hạn electron (hạt điện tử), hạt Proton, ion Carbon v.v

 Bức xạ bao gồm các hạt có khối lượng lớn hơn khối lượng của hạt điện tử (electron) được gọi là chùm bức xạ hạt (Proton Beam).

 Chùm bức xạ hạt có khối lượng lớn hơn khối lượng của hạt Proton được

gọi là chùm hạt nặng (Heavy Ion Beam), chẳng hạn helium, carbon, neon, silicon argon

- Xạ trị bằng chùm tia ngoài ra đời khoảng gần một trăm năm trước đây với việc sử dụng các máy tia-X điện áp vài trăm KV (thế hệ đầu tiên).

- Tiếp đến, các máy dùng nguồn gamma: Co-60; Cs-137 (thế hệ thứ hai).

- Trong những thập kỷ gần đây, các máy gia tốc dùng chùm điện tử-LINAC được sử dụng rộng rãi trong điều trị hầu hết các loại khối u (thế hệ thứ ba).

- Xạ trị bằng chùm hạt Proton (Proton Beam Therapy); xạ trị hạt nặng

(Heavy Ion Beam Therapy) đang được kỳ vọng là “thế hệ thứ tư” trong xạ trị

ung thư.

Với các bức xạ truyền thống, tức các photon (tia-X, tia γ) liều hấp thụ phân

bố cao gần bề mặt da và giảm dần tại khối u ở độ sâu nào đó, đồng thời liều lượng phía sau u (các mô lành) vẫn cao đáng kể Trong khi đó, chùm Proton phân bố

liều hấp thụ tại lối vào rất thấp và tăng rất mạnh về phía cuối của quá trình tương tác, tạo thành “đỉnh Bragg” rồi ngay sau đó, liều lượng giảm tới "0" rất nhanh (hình 1) Đó là đặc tính vượt trội của chùm hạt Proton trong ứng dụng lâm sàng

so với các bức xạ photon Mô hình phân bố liều lượng này được nhà vật lý – nhà

bác học người Anh là William Henry Bragg tìm ra vào năm 1904 Trong ứng

dụng lâm sàng, xạ trị bằng chùm Proton được sử dụng cho những trường hợp mà thể tích bia (khối u) liền kề với các tổ chức nguy cấp, đặc biệt là các khối u thuộc

hệ thống thần kinh trung ương.

Hình 1 Phân bố liều lượng trong mô của chùm photon; Proton và Ion Carbon.

Trong lĩnh vực xạ trị ung thư, chùm ion nặng như Carbon (hình 2) có đặc tính vượt trội về phân bố liều vật lý và tác dụng sinh học Với chùm ion Carbon, thời gian điều trị được rút ngắn tới ½; thậm chí ¾ so với xạ trị bằng chùm Proton hay photon (tia-X) Qua đó, số lượng bệnh nhân điều trị sẽ tăng lên, giảm bớt tình trạng quá tải tại, giảm thời gian chờ đợi của người bệnh Xạ trị bằng chùm Ion Carbon thường chỉ cần dùng số ít buổi chiếu (từ 1-15 buổi), trong khi chùm Proton, chùm photon (tia-X, tia γ), thường phải cần tới 30 buổi chiếu

Hình 2 Các loại bức xạ và ion nặng (ion Carbon) dùng trong xạ trị

Trong xạ tri ung thư, đặc tính vượt trội của chùm ion Carbon so với các loại

bức xạ thường dùng khác về “hiệu quả sinh học tương đối”, được đặc trưng bằng

hệ số RBE (Relative Biological Effectiveness) Nếu RBE của chùm photon, Proton bằng 1 thì RBE của chùm ion Carbon gấp 2,5 lần (hình 3) Vì vậy, chùm ion Carbon hiệu quả với cả những loại tế bào khối u thiếu O-xy hay kháng tia-X, tia γ.

Hình 3 Hệ số RBE của một số loại bức xạ và ion nặng (ion Carbon)

dùng trong xạ trị

1 Nguyên lý chung của xạ trị bằng chùm hạt Protons và hạt nặng.

Với những thiết bị xạ trị kinh điển bằng các chùm photon thì hiệu quả sinh học cao tại khối u và bảo vệ được các tổ chức lành đã được nghiên cứu tìm hiểu theo nhiều mô hình phân chia liều lượng - thời gian Người ta đã đạt được phân

bố liều lượng cao tại khối u từ những thiết bị phát chùm tia có năng lượng cao hơn và kỹ thuật xạ trị theo hình thái khối u hay xạ trị nhiều hướng chiếu Xạ trị bằng chùm hạt Protons hay chùm hạt nặng (Heavy Ion ) có nhiều đặc tính hấp dẫn

về hiệu quả sinh học cao và lợi thế về phân bố liều hấp thụ mà nhờ đó cải thiện được kết quả điều trị ung thư.

Mô hình phân bố liều sâu của chùm hạt Protons và hạt nặng

Chùm photon thông thường như tia-X, tia gamma (γ) có các đường cong phân bố liều sâu cho thấy rằng liều lượng cao nhất gần bề mặt môi trường và liều lượng giảm dần theo độ sâu Vì lý do đó mà chúng có ít lợi thế về tập trung liều cao tại khối u Mặt khác, các hạt proton và hạt nặng có sự khác biệt về phân bố liều sâu trong môi trường đã đem lại những lợi điểm căn bản cho sự tập trung liều cao tại khối u Khi đi qua môi trường tương tác, chúng hao phí năng lượng chủ yếu là do ion hóa và kích thích các electron và tại giới hạn cuối tầm chuyển động

của hạt sẽ tạo thành một đỉnh nhọn gọi là đỉnh Bragg Đỉnh này là một miền mà

tại đó phần lớn năng lượng được phân bố và ngay sau đó liều lượng giảm rất nhanh Bằng cách điều biến những yếu tố này, chùm hạt Protons và hạt nặng có thể điều trị khối u, phân bố phù hợp kích thước, hình dạng của khối u và bảo vệ được các mô lành Có hai phương pháp điều biến chùm Protons và hạt nặng: phương pháp bị động (passive modulation) và chủ động (active modulation).

Hiệu ứng sinh học của chùm hạt Protons và hạt nặng

Hiệu ứng sinh học tia xạ liên quan đến sự truyền năng lượng tuyến tính (LET) LET được định nghĩa là năng lượng truyền trên một đơn vị chiều dài tương tác trong môi trường của chùm tia, thường quy ước là KeV/ Bức xạ có LET cao sẽ gây ra mật độ ion cao dọc theo hướng tương tác của nó và gây ra hiệu ứng sinh học cao hơn loại bức xạ có LET thấp Mặt khác, các hạt Protons, Neutron, Carbon hay Alpha là những bức xạ có LET cao Bức xạ có LET cao sẽ gây ra ion hóa trực tiếp các nguyên tử DNA và sau đó, các DNA bị làm gãy theo chuỗi các sự kiện và dẫn đến sự thay đổi sinh học không thể hồi phục Ngược lại, bức xạ có LET thấp tương tác với nguyên tử vật chất (trong cơ thể người là nguyên tử nước) sẽ tạo ra các gốc tự do phá huỷ các DNA một cách gián tiếp và dẫn đến những biến đổi sinh học ít khả năng hồi phục hơn Tỷ số của liều lượng bức xạ cần có để đạt được cùng hiệu ứng sinh học như liều lượng của chùm

photon tiêu chuẩn được gọi là hiệu ứng sinh học tương đương (RBE) Bức xạ

LET cao được cho là có hiệu quả cao hơn đối với những khối u kháng tia so với những bức xạ có LET thấp thông thường, chẳng hạn những khối u tăng sinh chậm như sarcoma, adenocarcinoma, melanoma hay những khối u giảm oxy Ngoài ra,

bức xạ LET cao có hiệu quả như nhau về tiêu diệt tế bào ở tất cả các pha ở trong

chu kỳ phân chia của tế bào và làm hạn chế những hồi phục và sửa chữa khác nhau của tổn thương phóng xạ Cụ thể là bức xạ LET cao tỏ ra có tác dụng mạnh

về mặt sinh học ngay cả trong những điều kiện mà bức xạ LET thấp kém hoặc ít

có hiệu quả

Sự truyền năng lượng tuyến tính (LET), hiệu quả sinh học tương đương

(RBE) và hiệu ứng Oxy

Khi LET tăng lên thì ban đầu RBE sẽ tăng chậm, sau đó tăng nhanh ngoài giới hạn 10 KeV/và có đỉnh khoảng 100 KeV/ Khi LET lớn hơn 100 KeV/thì các giá trị RBE sẽ giảm Sự suy giảm các giá trị của RBE với các bức xạ có LET cao được giải thích bằng hiệu ứng “tiêu diệt quá mức” Hiệu ứng đó được cho rằng có một giá trị LET tối ưu để thu được kết quả điều trị cao nhất đối với

kỹ thuật xạ trị LET cao Các mức liều lượng photon cần để đạt được cùng kết quả sống thêm đối với những khối u thiếu Oxy là cao hơn rất nhiều so với những khối

u được cung cấp tốt oxy Tỷ số liều lượng của những khối u thiếu oxy trên liều

lượng đối với những khối u được cung cấp tốt Oxy gọi là tỷ số làm tăng Oxy

-OER (Oxy Enhancement Rate) Đối với các bức xạ photon -OER thay đổi từ

2,5-3 Đối với các bức xạ có LET cao thì các giá trị của OER sẽ thấp hơn so với các bức xạ photon và nằm trong giới hạn khoảng từ 1,5-2 Khi các giá trị của LET cao hơn 60 KeV/thì các giá trị của OER sẽ giảm nhanh và đạt đến giá trị cực tiểu ở giới hạn LET 200 KeV/ Do đó, cần phải cân nhắc rằng xạ trị bằng chùm hạt Protons có hiệu quả tốt hơn ở những khối u thiếu Oxy và kháng đối với những bức xạ thông thường

2 Một số ví dụ về sự khác nhau giữa phân bố liều lượng của xạ trị dùng chùm Photon và hạt nặng với Proton

 So sánh phân bố liều hấp thụ trong mô giữa chùm photon (tia-X)

và chùm Protons (hình 4).

Hình 4 Phân bố liều hấp thụ trong mô giữa chùm photon (tia-X)

và chùm Proton

 So sánh kết quả xạ trị khối u não bằng chùm Protons (hình trái) và chùm photon (tia-X) - hình phải (Hình 5)

Hình 5 So sánh xạ trị khối u não bằng chùm Protons và chùm photon (tia-X)

Trên hình, ta thấy rằng:

 Các chùm Protons phân bố liều bức xạ rất thấp vào vùng thân não, mắt & các mô lành liền kề khác so với chùm photon (tia- X).

 Qua đó, giảm thiểu khả năng gây tác dụng phụ…

 So sánh xạ trị ung thư tuyến tiền liệt giữa chùm Photon và Proton (hình 6)

Hình 6 So sánh xạ trị khối u TTL bằng chùm Protons và chùm photon (tia-X).

 Chùm Protons phân bố liều hấp thụ rất thấp vào bàng quang trực tràng so với các chùm tia - X (IMRT).

 Với chùm Protons, liều cao nhất tại độ sâu của bia (khối u).

 Protons phân bố hấu hết năng lượng tại bia (khối u) Liều lượng sau u gần như bằng không