CHUẨN LIỀU hấp THỤ CHÙM ELECTRON TRONG PHANTOM nước tại BỆNH VIỆN QUÂN y 103

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ  Vũ Huy Hoàng CHUẨN LIỀU HẤP THỤ CHÙM ELECTRON TRONG PHANTOM NƯỚC TẠI BỆNH VIỆN QUÂN Y 103 Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành Cơng nghệ Hạt nhân (Chương trình đào tạo tiên tiến) Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ  Vũ Huy Hoàng CHUẨN LIỀU HẤP THỤ CHÙM ELECTRON TRONG PHANTOM NƯỚC TẠI BỆNH VIỆN QUÂN Y 103 Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành Cơng nghệ Hạt nhân (Chương trình đào tạo tiên tiến) Cán hướng dẫn: ThS.KS Phạm Hồng Lâm MỤC LỤC Hà Nội - 2016 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp LỜI CẢM ƠN Được phân công khoa Vật Lý Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội, đồng ý Thầy giáo hướng dẫn ThS.KS Phạm Hồng Lâm em thực đề tài “chuẩn liều hấp thụ chùm electron phantom nước Bệnh viện Qn Y 103” Để hồn thành khóa luận này, em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo tận tình hướng dẫn, giảng dạy em suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn ThS.KS Phạm Hồng Lâm, tận tình chu đáo hướng dẫn em thực Khóa Luận Em xin chân thành cảm ơn ThS.KS Nguyễn Xuân Kử, anh chị Trung tâm Ung Bướu Y học hạt nhân - Bệnh viện Quân Y 103 giúp đỡ tận tình em suốt trình thực Khóa Luận Em xin chân thành cảm ơn Gia Đình em tạo điều kiện thuận lợi để em học tập nghiên cứu Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên – Đại Học Quốc Gia Hà Nội suốt bốn năm giảng đường Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song buổi đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận thực tế công tác chuẩn liều chùm electron hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên tránh khỏi thiếu sót định mà thân chưa thấy Em mong góp ý q Thầy, Cơ giáo bạn để khóa luận hồn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Vũ Huy Hoàng Khóa Luận Tốt Nghiệp Vũ Huy Hồng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT CL: khoảng tin cậy DW,Q(zref ): liều hấp thụ độ sâu chuẩn nước chùm tia chất lượng Q (Gy) DW,Q(zmax): liều hấp thụ độ sâu zmax nước chùm tia chất lượng Q (Gy) IAEA: Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (International Atomic Energy Agency) ICRU: Ủy ban Quốc tế Đo lường Đơn vị Bức xạ (International Commission on Radiation Units and Measurements) kelec: hệ số định chuẩn máy đo liều PTW UNIDOS kpol: hệ số hiệu chỉnh phân cực 𝑘𝑄,𝑄0 : hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia Q so với chất lượng chùm tia chuẩn Q0 ks: hệ số hiệu chỉnh tái hợp ion trái dấu kT,P: hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ áp suất MQ: giá trị điện tích MQ NTCP: khả biến chứng khối u 𝑁𝐷,𝑊,𝑄0 : hệ số định chuẩn buồng ion hóa theo liều hấp thụ nước cho chùm tia chất lượng chuẩn Q0 (Gy/C, Gy/nC) PDD: liều sâu phần trăm hấp thụ theo độ sâu QA: chương trình đảm bảo chất lượng QC: chương trình kiểm tra chất lượng R50: độ sâu mà liều 50% liều cực đại R50,ion : độ sâu mà giá trị ion hóa 50% giá trị ion hóa độ sâu zmax nước SAD: khoảng cách từ nguồn tới giao điểm trục quay Gantry với trục trung tâm chùm xạ (cm, g/cm2) SD: Standard Deviation (độ lệch chuẩn) SSD: khoảng cách từ nguồn tới bề mặt nước phantom (cm) Khóa Luận Tốt Nghiệp TCP: khả kiểm sốt khối u TPR: tỷ số mơ phantom TMR: tỷ số mô cực đại TPS: phần mềm lập kế hoạch xạ trị zmax: độ sâu liều hấp thụ cực đại zref: độ sâu liều hấp thụ chuẩn Vũ Huy Hồng Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Liều lượng bề mặt số mức lượng kích thước trường chiếu electron Bảng Những thông số chùm electron xạ trị Bảng Chi tiết đại lượng cần đo kiểm tra thông qua 20 Bảng Điều kiện chuẩn cho việc xác định liều hấp thụ nước cho chùm electron 25 Bảng Các giá trị a0, a1, a2 ứng với hiệu V1/V2 26 Bảng Độ sâu đo ứng với mức lượng electron khác 31 Bảng Các kết đo với chùm electron lượng MeV 34 Bảng Các kết đo với chùm electron lượng MeV 34 Bảng Các kết đo với chùm electron lượng 12 MeV 35 Bảng 10 Các kết đo với chùm electron lượng 15 MeV 35 Bảng 11 Các kết đo với chùm electron lượng 18 MeV 36 Bảng 12 Hệ số chuẩn sai số trung bình kết đo 36 Khóa Luận Tốt Nghiệp Vũ Huy Hồng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.Các đường cong biểu diễn liều hấp thụ theo độ sâu số mức lượng electron Hình Những thơng số đặc trưng đường cong biểu diễn liều sâu trục trung tâm chùm tia Hình Một vài đường cong biểu diễn vùng liều hấp thụ cực đại môi trường polystyrene vài mức lượng electron .5 Hình (a)- Electron tán xạ theo đường xiên, dẫn đến tăng mật độ chùm tia đơn vị độ dài (b)- Hiệu ứng cân liều hấp thụ chùm photon kết cân số lượng electron bề mặt da Sự cân số lượng electron tăng theo độ xiên electron tán xạ dẫn đến mật độ ion hóa tăng lên đơn vị độ dài Hình So sánh phân bố liều trục trung tâm xạ photon lượng thấp electron 10 Hình Sơ đồ nguyên lý chung máy gia tốc xạ trị 12 Hình Sơ đồ khối dàn quay gắn cấu trúc dạng trống 14 Hình Các phận máy gia tốc xạ trị 15 Hình Phantom nước thùng chứa 28 Hình 10 Hệ thống điều khiển PTW TBA Control 29 Hình 11 Buồng ion hóa Markus 30 Hình 12 Máy đo liều PTW UNIDOS 30 Hình 13 Thiết bị đo nhiệt độ áp suất 30 Hình 14 Applicator 10 x 10 cm 31 Hình 15 Thơng số kỹ thuật buồng ion hóa PTW UNIDOS 32 Hình 16 Kết nối buồng ion hóa với dây cáp quang 32 Khóa Luận Tốt Nghiệp Vũ Huy Hoàng MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .2 1.1 Một số đặc trưng chùm electron 1.2 Máy gia tốc xạ trị ELEKTA 11 1.2.1 Nguyên lý hoạt động máy gia tốc xạ trị 11 1.2.2 Cấu tạo máy gia tốc xạ trị ELEKTA 13 1.3 Đảm bảo chất lượng xạ trị 15 1.3.1 Giới thiệu 15 1.3.2 Chương trình đảm bảo chất lượng cho thiết bị xạ trị 17 CHƯƠNG 2: CHUẨN LIỀU HẤP THỤ CHÙM ELECTRON TRONG MÔI TRƯỜNG PHANTOM NƯỚC .21 2.1 Nguyên tắc chuẩn liều hấp thụ phantom nước 21 2.1.1 Điều kiện chuẩn đại lượng ảnh hưởng 21 2.1.1.1 Điều kiện chuẩn .21 2.1.1.2 Các đại lượng ảnh hưởng .22 2.1.2 Thiết bị đo liều 22 2.2 Chuẩn liều hấp thụ cho chùm electron 22 2.2.1 Xác định chất lượng chùm tia 23 2.2.1.1 Đại lượng mô tả chất lượng chùm tia 23 2.2.1.2 Xác định đại lượng mô tả chất lượng chùm tia 𝑅50 .23 2.2.2 Đo liều hấp thụ nước điều kiện chuẩn 24 2.2.2.1 Điều kiện chuẩn cho việc đo liều hấp thụ 24 2.2.2.2 Xác định giá trị điện tích MQ 25 2.2.2.3 Xác định liều hấp thụ điều kiện chuẩn 26 2.2.2.4 Xác định liều hấp thụ độ sâu 𝑧𝑚𝑎𝑥 nước 26 CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 27 Khóa Luận Tốt Nghiệp 3.1 Vũ Huy Hoàng Thiết bị 27 3.1.1 Máy gia tốc xạ trị .27 3.1.2 Phantom nước 27 3.1.3 Hệ thống điều khiển PTW TBA Control 28 3.1.4 Buồng ion hóa Markus (detector) 28 3.1.5 Máy đo liều PTW UNIDOS .29 3.1.6 Các thiết bị khác .29 3.2 Quy trình chuẩn liều chùm electron 30 3.2.1 Chuẩn bị dụng cụ đo 30 3.2.2 Thiết lập phép đo 30 3.2.3 Chuẩn liều theo quy trình TRS398 IAEA 32 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 4.1 Kết 33 4.2 Thảo luận .35 KẾT LUẬN .36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 PHỤ LỤC 38 Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng MeV .38 Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng MeV .40 Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng 12 MeV .42 Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng 15 MeV .44 Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng 18 MeV .46 Vũ Huy Hoàng Khóa Luận Tốt Nghiệp MỞ ĐẦU Ở Việt Nam việc xạ trị máy gia tốc áp dụng mười năm Hiện nước có khoảng ba chục máy gia tốc tuyến tính, đa phần máy chuẩn liều theo hướng dẫn IAEA (TRS398) tính phổ biến, xác quy trình Cho đến năm gần đây, hầu hết sở xạ trị nước, chương trình đảm bảo chất lượng kiểm tra chất lượng xạ trị ung thư chưa đặt cách bản, quy Điều chưa có nhận thức đầy đủ tầm quan trọng vấn đề, thiếu kinh phí đầu tư hay đội ngũ cán có chun mơn sâu q mỏng khơng đào tạo Đã đến lúc chất lượng điều trị cần coi mục tiêu hàng đầu dẫn đến việc thực quy trình QA - QC phải quan tâm mức, định kì quy trình kỹ thuật Một nhiệm vụ chương trình QA - QC cho máy gia tốc công việc đo chuẩn liều ảnh hưởng trực tiếp đến kết điều trị Chính thế, kiểm chuẩn máy khơng đúng, khơng đạt theo qui định gây hậu nghiêm trọng trực tiếp cho người bệnh Trong quy trình xạ trị, ngồi việc sử dụng chùm photon điều trị chùm electron với đặc tính vật lý khác biệt có vai trò quan trọng việc điều trị với khối u nông tổ chức nguy cấp cần che chắn Chính cần tìm hiểu cách đo thu thập liệu vật lý (PDD, Profile), quy trình chuẩn liều hấp thụ chùm electron Với ý nghĩa quan trọng vậy, giúp đỡ Trung tâm Ung Bướu Y học Hạt nhân Bệnh viện Quân Y 103 em đặt vấn đề thực đề tài “Chuẩn liều hấp thụ chùm electron phantom nước Bệnh viện Qn Y 103” Mục đích khóa luận: 1/ Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy gia tốc xạ trị ELEKTA 2/ Tìm hiểu thực quy trình chuẩn liều chùm electron phương pháp TRS398 IAEA Ngoài phần mở đầu kết luận, nội dung khóa luận chia làm chương:  Chương 1: Tổng quan  Chương 2: Chuẩn liều hấp thụ chùm electron môi truờng phantom nuớc  Chương 3: Thiết bị quy trình thực nghiệm  Chương 4: Kết thảo luận Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết 4.1  Kết đo với chùm electron lượng MeV: Bảng Các kết đo với chùm electron lượng MeV Lần đo Lần Lần Lần Trung bình DW,Q(zref) (cGy) 1,0038 1,0042 1,0035 1,0038 DW,Q(zmax) (cGy) 1,0038 1,0042 1,0035 1,0038 Hệ số chuẩn (cGy/MU) 1,0038 1,0042 1,0035 1,0038 Sai số tương đối (%) 0,38 0,42 0,35 0,38 Các kết đo  Kết đo với chùm electron lượng MeV: Bảng Các kết đo với chùm electron lượng MeV Các Lần đo Lần Lần Lần Trung bình DW,Q(zref) (cGy) 0,9884 0,9886 0,9871 0,9880 DW,Q(zmax) (cGy) 0,9904 0,9906 0,9891 0,9900 Hệ số chuẩn (cGy/MU) 0,9904 0,9906 0,9891 0,9900 Sai số tương đối (%) 0,96 0,94 1,09 1,00 kết đo 33 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp  Kết đo chùm electron lượng 12 MeV: Bảng Các kết đo với chùm electron lượng 12 MeV Các Lần đo Lần Lần Lần Trung bình DW,Q(zref) (cGy) 0,9882 0,9901 0,9896 0,9893 DW,Q(zmax) (cGy) 0,9912 0,9931 0,9926 0,9923 Hệ số chuẩn (cGy/MU) 0,9912 0,9931 0,9926 0,9923 Sai số tương đối (%) 0,88 0,69 0,74 0,77 kết đo  Kết đo chùm electron lượng 15 MeV: Bảng 10 Các kết đo với chùm electron lượng 15 MeV Lần đo Lần Lần Lần Trung bình DW,Q(zref) (cGy) 0,9797 0,9773 0,9784 0,9785 DW,Q(zmax) (cGy) 0,9936 0,9912 0,992 0,9924 Hệ số chuẩn (cGy/MU) 0,9936 0,9912 0,9923 0,9924 Sai số tương đối (%) 0,64 0,88 0,77 0,76 Các kết đo 34 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp  Kết đo chùm electron lượng 18 MeV: Bảng 11 Các kết đo với chùm electron lượng 18 MeV Các Lần đo Lần Lần Lần Trung bình DW,Q(zref) (cGy) 0,9587 0,9602 0,9575 0,9588 DW,Q(zmax) (cGy) 0,9894 0,9909 0,9881 0,9895 Hệ số chuẩn (cGy/MU) 0,9894 0,9909 0,9881 0,9895 Sai số tương đối (%) 1,06 0,91 1,19 1,05 kết đo  Từ đo đạc em tính hệ số chuẩn sai số trung bình kết đo với mức lượng chùm electron thể bảng 12 Bảng 12 Hệ số chuẩn sai số trung bình kết đo Hệ số chuẩn Sai số tương đối (cGy/MU) (%) 100,00 1,0038 0,38 MeV 99,80 0,9900 1,00 12 MeV 99,70 0,9923 0,77 15 MeV 98,60 0,9924 0,76 18 MeV 96,90 0,9895 1,05 Mức lượng PDD (%) MeV 4.2 Thảo luận Từ kết thu máy đo liều PTW UNIDOS em tính sai số trung bình mức lượng 6, 9, 12, 15 18 MeV 0,38%, 1,00%, 0,77%, 0,76% 1,05% Các sai số trình đo nằm khoảng 0,3 - 1,1% đạt yêu cầu đặt tương đối thấp Điều phù hợp với thực tế máy gia tốc thiết bị đo đưa vào sử dụng từ năm 2013, nên hoạt động tốt với chất lượng ổn định Với sai số thấp giúp cho việc đảm bảo điều trị người bệnh đạt kết tốt 35 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu lý thuyết thực nghiệm đo đạc Trung tâm Ung bướu Y học Hạt nhân Bệnh viện Quân Y 103, so với mục tiêu đề Chúng em có vài nhận xét sau: Chúng em hồn thành nhiệm vụ đặt trước Công việc chuẩn liều hấp thụ cho chùm electron, phát từ máy gia tốc tuyến tính ELEKTA công việc quan trọng, nhằm bảo đảm cung cấp cho khối u liều lượng xác giá trị định Công việc thường thực với buồng ion hóa ưu điểm thực phép đo đơn giản, kết có độ xác cao ổn định Cơng việc chuẩn liều hấp thụ cho chùm electron, phát từ máy gia tốc tuyến tính ELEKTA dùng buồng ion hóa thủ tục bao gồm nhiều giai đoạn để tiến tới xác định xác giá trị liều hấp thụ phantom nước theo điều kiện chuẩn, với loạt phép hiệu chỉnh ảnh hưởng đến kết chuẩn liều từ yếu tố môi trường buồng ion hóa, máy gia tốc Do đó, để bảo đảm việc chuẩn liều thực xác, kỹ sư Vật lý cần nắm vững thủ tục chuẩn liều hay nói cách khác cần nắm vững sở phép đo liều lý thuyết đo liều dùng buồng ion hóa 36 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Nguyễn Xuân Kử (2000), Giới thiệu máy Gia tốc Xạ trị Ung thư, Hội thảo Quốc tế Phòng chống Ung thư, Hà Nội Nguyễn Xuân Kử (2000), Quy trình đảm bảo chất lượng Xạ trị Ung thư, Hội thảo Quốc tế Điều trị Phóng xạ Ion hố ứng dụng Y - học, Hà Nội Nguyễn Xuân Kử (2010), Cơ sở vật lý tiến xạ trị ung thư, Nhà xuất Y Học Nguyễn Xuân Kử (2013), Những tiến kỹ thuật xạ trị ung thư, Tạp chí Y học thực hành, Hội Thảo Phòng Chống Ung Thư - Thành Phố Hồ Chí Minh TIẾNG ANH S C KLEVENHAGEN (1985), Physics of Electron Beam therapy, Printed in Great Bratain PTW_Radiation_Mendicine_Cat_en_58721100_06.pdf STANLEY C Klevenhagen (1993), Physics and Dosimetry of Therapy Electron Beams, pp 390 – 407 TRANG WEB http://www.fisica.unam.mx/ifunam_english/externos/fismed/2003/trs398.pdf 37 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp PHỤ LỤC Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng MeV 38 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp 39 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng MeV 40 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp 41 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng 12 MeV 42 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp 43 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng 15 MeV 44 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp 45 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp Phụ lục Kết đo chùm electron với mức lượng 18 MeV 46 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp 47 ... Hạt nhân Bệnh viện Quân Y 103 em đặt vấn đề thực đề tài Chuẩn liều hấp thụ chùm electron phantom nước Bệnh viện Quân Y 103 Mục đích khóa luận: 1/ Tìm hiểu cấu tạo, ngun lý hoạt động m y gia tốc... số vị trí bên bệnh nhân 20 Vũ Huy Hồng Khóa Luận Tốt Nghiệp CHƯƠNG 2: CHUẨN LIỀU HẤP THỤ CHÙM ELECTRON TRONG MÔI TRƯỜNG PHANTOM NƯỚC 2.1 Nguyên tắc chuẩn liều hấp thụ phantom nước Trong xạ trị,... KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ  Vũ Huy Hoàng CHUẨN LIỀU HẤP THỤ CHÙM ELECTRON TRONG PHANTOM NƯỚC TẠI BỆNH VIỆN QUÂN Y 103 Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành Cơng nghệ Hạt nhân (Chương trình