Nghiên cứu thiết bị và tính toán liều kỹ thuật xạ trị áp sát liều cao trị bệnh ung thư

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH NGỌC LIÊM NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ VÀ TÍNH TỐN LIỀU KỸ THUẬT XẠ TRỊ ÁP SÁT LIỀU CAO TRỊ BỆNH UNG THƯ Chuyên ngành: Vật Lý Kỹ Thuật Mã số: 60520401 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2018 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Lý Anh Tú Cán chấm nhận xét 1: TS.Nguyễn Thế Thường Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS.Huỳnh Quang Linh Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 28 tháng 07 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: TS Trần Thị Ngọc Dung TS Ngô Thị Minh Hiền TS.Nguyễn Thế Thường PGS.TS Huỳnh Quang Linh - Phản biện TS Đậu Sỹ Hiếu Chủ tịch hội đồng Thư ký hội đồng Phản biện - Uỷ viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Huỳnh Ngọc Liêm MSHV: 7140321 Ngày, tháng, năm sinh: 08-03-1972 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Vật lý Kỹ thuật Mã số: 60520401 I TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ VÀ TÍNH TỐN LIỀU KỸ THUẬT XẠ TRỊ ÁP SÁT LIỀU CAO TRỊ BỆNH UNG THƯ” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu tổng quan hệ thống thiết bị xạ trị áp sát liều cao nạp nguồn sau điếu khiển từ xa (HDR RAL Brachytherapy) trị bệnh ung thư - Đề quy trình điều ưị áp dụng ưong lâm sàng - Nghiên cứu phương pháp tính liều xạ ừị áp sát - Phân tích hình thức tính liều TG-43 AAPM cơng bố II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Tháng 01 năm 2018 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Tháng 07 năm 2018 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lý Anh Tú CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 07 năm 2018 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN DÀO TẠO TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Đe hồn thành luận văn này, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Thầy Lý Anh Tú, định hướng, góp ý cung cấp cho tơi nguồn tài liệu bổ ích, quan tâm, giúp đỡ tơi suốt thời gian thực đề tài Thầy Huỳnh Quang Linh quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh quan tâm, dạy, hướng dẫn cung cấp cho kiến thức hiểu biết sâu rộng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực vật lý kỹ thuật nói riêng, tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Kỹ sư Đỗ Thanh Hưng, kỹ sư Tăng Lê Thái Quang anh em khoa Kỹ Thuật Phóng Xạ bệnh viện Ung Bướu tạo điều kiện cho tiếp cận với thực tế lâm sàng kỹ thuật xạ trị áp sát suất liều cao TS.BS Phạm Xuân Dũng - Giám đốc Bệnh viện Ung Bướu, Ths.BS Trần Tấn Phú - trưởng phòng Vật tư - Trang thiết bị tập thể anh em đồng nghiệp tạo điều kiện, chia sẻ, động viên giúp tơi hồn thành Luận văn Một lần xin nhận nơi lòng biết ơn sâu sắc lời hứa sử dụng kiến thức mà đạt vào cơng việc thật có ích cho xã hội Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2018 Huỳnh Ngọc Liêm TÓM TẮT Kỹ hoạt xa điều trị xạ trị ung áp thu suất liều xác cao nạp an toàn, nguồn thiết sau điều bị dùng khiển từ kỹ phải thuật có nhũng hiểu tân biết tiến thơng phức suốt tạp đòi chúng hỏi nguời sử có dụng thể sử dụng tốn an liều tồn kỹ thuật hiệu xạ trị Đề áp tài sát “Nghiên liều cao cứu thiết bệnh bị ung thư” tính nhằm lý sâu động nghiên thiết cứu bị, cấu phương tạo, pháp đặc tính kỹ tốn thuật, liều ngun lượng phóng biết thấu xạsẽ áp đáo dụng trcn kỹ thuật nhằm nầy, để từ giúp xây dựng thân nên tác quy giả trình hiểu điều MicroSelectronV3 trị ung thư áp dụng có đơn hệ thống vị mình, xạ trị áp mong sát muốn luận đại tâm văn tài liệu tham khảo cho người có quan ABSTRACT High dose rate Remote Afterloading Brachytherapy is precise and technique safe for is cancer advanced tteatment, and complex the requiring equipment users used in have this to thorough effectively understanding The topic ofon them "Studying to be equipment can be used treatment" safely and is to study principle the structure, of the equipment, technical the characteristics, method of calculating operating the dose of understand radioactivity this technique applied in it detail, is intended thereby to establishing help the author a cancer MicroSelectronV3 treatment procedure also like that this applies dissertation to the to modem be a reference for interested people LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn TS Lý Anh Tú Các kết nêu luận văn trung thực, xác chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Những liệu bảng biểu hình ảnh sử dụng phục vụ cho việc giải thích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường Đại học Bách Khoa - Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây trình thực TÁC GIẢ LUẬN VĂN HUỲNH NGỌC LIÊM MUC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Ung thư nguyên nhân hàng đầu gây tử vong toàn cầu Theo Tổ chức Y tế Thế giới năm 2012 có 7,6 triệu người chết ung thư ước tính số người tử vong bệnh ung thư tiếp tục tăng đạt số 11,4 hiệu người chết hàng năm vào năm 2025[1] Theo số liệu đồ ung thư toàn cầu trang web http://Globalcancermap.com, tỷ lệ mắc ung thư hàng năm Việt Nam 138.7/100.000 người số người chết bệnh ung thư 101,9/100.000 người Theo đó, Việt Nam đứng 105 tổng số 179 nước đồ ung thư quốc tế tỷ lệ mắc bệnh ung thư Ở Việt Nam Ung thư dường trở thành nỗi ám ảnh, lo lắng người dân xã hội Tuy nhiên nhờ khoa học kỹ thuật phát hiển nên việc điều trị bệnh ung thư ngày hiệu quả, mở nhiều hy vọng cho người bệnh Có nhiều phương pháp điều trị Ung thư như: phẫu thuật, hóa trị, xạ trị, liệu pháp hormon, trị liệu nhắm trúng đích (bao gồm liệu pháp miễn dịch liệu pháp kháng thể đơn dòng) khử độc tính tổng hợp Mỗi phương pháp điều trị có ưu nhược điểm khác nhờ vào kỹ thuật tân tiến sử dụng độc lập kết hơp với phương pháp điều trị khác mà phương pháp Xạ trị áp sát suất liều cao nạp nguồn sau điều khiển từ xa (High dose rate Remote Afterloading Brachytherapy) đóng vai trò quan họng việc điều trị bệnh ung thư ừong suốt nhiều thập niên qua' [1], coi phương pháp Xạ trị áp sát đại Xạ trị áp đại, Kỹ thuật xạ trị áp sát đại xây dưng hên sở nhiều ngành kỹ thuật tân tiến, ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật nên hiệu an tồn điều trị ung thư, kỹ thuật phức tạp Để sử dụng kỹ thuật xác, hiệu an tồn vốn có đòi hỏi người sử dụng phải có hiểu biết thấu đáo MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Kỹ thuật xạ trị áp sát đại điều trị bệnh ung thu xác an toàn, thiết bị dùng cho kỹ thuật tân tiến phức tạp đòi hỏi nguời sử dụng phải hiểu biết thơng suốt chúng sử dụng đạt hiệu Trong bối cảnh Việt nam phải nhập kỹ thuật thiết bị điều trị ung thu từ quốc gia phát triển với chi phí cao phần lớn chi phí tập trung đầu tư vào mua thiết bị đào tạo đội ngủ nhân lâm sàng nên vấn đề bảo trì, sửa chữa thiết bị phần lớn dựa vào đội ngũ chun gia nước ngồi với chi phí lớn nhiều thời gian cho thủ tục thực làm gián đoạn công tác điều trị cho người bệnh trường hợp thiết bị hư hỏng hoạt động khơng xác Đề tài “Nghiên cứu thiết bị tính tốn liều kỹ thuật xạ trị áp sát liều cao trị bệnh ung thư” nhằm sâu nghiên cứu cấu tạo, đặc tính kỹ thuật, nguyên lý hoạt động thiết bị, phương pháp tính tốn liều lượng phóng xạ áp dụng trcn nhằm để thân tác giả hiểu biết thấu đáo kỹ thuật nầy, từ xây dựng nên quy trình điều trị ung thư áp dụng hệ thống xạ trị áp sát đại MicroSelectronV3 có đơn vị mong muốn luận văn tài liệu tham khảo cho người có quan tâm Xuất phát từ mong muốn trcn đề tài nghiên cứu chia làm chương sau: Chương 1: Tổng quan kỹ thuật xạ trị áp sát liều cao nạp nguồn sau (Xạ trị áp sát đại) Trình bày cách khái quát lịch sử phát hiển, ứng dụng, ưu khuyết điểm Xạ trị áp sát đại so với xạ trị Chương 2: Cơ sở lý thuyết kỹ thuật xạ trị áp sát đại Trình bày sở lý, hóa, sinh liệu pháp xạ trị, cách thức mà liệu pháp tiêu diệt khối u Chương 3: Nghiên cứu Hệ thống thiết bị Xạ trị áp sát đại (cn) với vs biểu thị miền tích phân thể tích lõi phóng xạ nguồn (lõi) dV’ đề cập đến phần tử thể tích nguồn vị trí r’ (Hình 4.5) y (co) (cp) Hình 4.5 Một lõi nguồn phóng xạ hình trụ s thể tích Vj điểm quan tâm p chân không (không gian trổng) (cq) Theo hình 4.5 Lõi phóng xạ chia thành phần tử nhỏ dV’ coi nguồn điểm, áp dụng phép bình phương nghịch đảo cho phần tử p(r’) mật độ phóng xạ điểm í’ định tâm phần tử thể tích dV’ mà phần tử đặt ttong thể tích lõi phóng xạ nguồn Suất kerma khơng khí ừong chân khơng điểm p = p (?) vói r = (r,0,0) (xem Hình 4.2a) tính cách tích phân trcn thể tích lõi nguồn v s phân bố suất kerma khơng khí phần tử dV’, Cơng thức 4.9 thơng qua phương trình 4.11, phân bố phóng xạ đẳng hướng V s thường giả định cho p(r’) = pVr’ Vs (cr) Tích phân mẫu số sử dụng để chuẩn hóa phân bố phóng xạ lõi nguồn (cs) Bằng cách tích phân phương trình với thể tích nguồn V s, phương trình sau thay cho phương trình 4.1 phương trình 4.2, ra, điều đối vói nguồn điểm lý tưởng, cho suất kerma khơng khí r’ kết từ nguồn thực vói thể tích lõi phóng xạ Vs hiển thị ttong Hình 4.5: (ct) (cu) (cv) (cw) (cx) (4 9) Hoặc đựa vào độ mạnh kerma khơng khí sk (4.1 0) (cy) Nó thiết lập để đặt tên cho phần dấu ngoặc hai phương trình hàm hình học, G(r): (cz) I pcr'tdv* k Ir-FI- C|?| (da) 11) (db) (4 Tù quan điểm vật lý, hàm hình học ttên bỏ qua tán xạ suy giảm, đơn giản cung cấp hiệu chuẩn phép bình phương nghịch đảo dựa ttên phân bố khơng gian phóng xạ phạm vi lõi nguồn, phụ thuộc vào hình dạng 3D lõi phóng xạ khơng dựa vào hạt nhân phóng xạ nguồn không dựa vào khoan chứa nguồn (dc) Như vậy, đối vói nguồn thực lõi phóng xạ có kích thước hữu hạn, số hạng 1/r2 phương trình 4.7 phương trình 4.8, phải thay hàm hình học G(r) 4.2.2.2 Tự hấp thụ suy giảm (dd) Kích thước lõi phóng xạ hữu hạn nguồn thực gây dị hướng ừong phân bố góc thơng lượng hạt, suất kerma khơng khí suất liều bị hấp thụ, tự hấp thụ tự suy giảm photon phát bên lõi nguồn vật liệu khoan chứa nguồn nguồn kín (de) Bằng việc đưa yếu tố vào tính tốn, hàm f aSjW, hiệu chỉnh cho hiệu ứng hấp thụ tán xạ môi trường nước, phân bố đối xứng cầu khơng liên quan vói nguồn hình trụ, phụ thuộc vào trường hợp nguồn hình trụ, phụ thuộc vào góc cực (đối xứng hình trụ, xem thêm Hình 4.2b) để xem xét suy giảm hấp thụ ttong lõi đóng gói nguồn; f aSjW (r) = faSjW (r,0) đối vói nguồn có dạng bất kỳ, nói chung hàm hiệu chỉnh hàm khoảng cách xuyên tâm r, góc cực 0, góc phương vị (p, f aSjW (f) = faS)W (r,0,(p) faSjW (r,0) khơng phụ thuộc vào hạt nhân phóng xạ phổ lượng photon phát mà phụ thuộc vào lõi nguồn, vật liệu đóng gói hình học nguồn (df) Xem xét từ phương trình 4.9 đến phương trình 4.11 vào phương trình 4.7 phương trình 4.8, phương trình chung sau đưa suất liều hấp thu nước điểm P(r) = P(r,0,(p) vùng lân cận nguồn thực với thể tích lõi phóng xạ V kiểu đóng gói (dg) (dh) p (4.12) vp '° (4.13) v Hoặc (di) Ể)1Yữj = SJ1[l (dj) (dk) Đối với nguồn hình trụ, lõi nguồn hình trụ, cấu trúc khoan chứa hình trụ đối xứng xung quanh trục z trục dọc nguồn hình trụ (hình 4.2b), hàm hình học G(r) hàm hiệu chuẩn hấp thụ tán xạ f as, faS)W (r) phụ thuộc vào khoảng cách xuyên tâm r góc cực Vì đối vói nguồn hình trụ ta có phương trình tính suất liều sau: (dl) úr (r til = kill - fiSGtr, Bftnw ír: ft (dm) (dn) V F h (4.14) Hoặc (do) Õw.ư ft - sr (1 - r (dp) (dq) ft \ * ỉa (4.15) Hàm hiệu chuẩn fas>w (r,0) trường hợp không hiệu chuẩn hấp thụ tán xạ môi trường nước, mà cho hấp thụ suy giảm photon phát bên ừong lõi nguồn kiểu đóng gói nguồn (dr) Theo cách hàm hình học G(r,0) hàm hiệu chuẩn hấp thụ, tán xạ nước faS)W (r,0) xử lý với yếu tố (1-2 g,a)(jj-en/pìa hai phương trình tổng qt nói trên, mơ hình, giao thức tính liều xác định 4.3 Hình thức tính liều TG-43 (ds) Dựa hình thức đo liều TG-43 AAPM - tổ chức vật lý y khoa hoa kỳ công bố đề xuất hình thức đo liều xạ tham số đo liều xạ cho nguồn xạ ưị áp sát khe, hốc vào năm 1995 Mặc dù hình thức đo liều chủ yếu xem xét nguồn liều thấp (LDR) (trong ấn phẩm gốc đề cập cách rõ ràng nguồn hoạt độ cao dây iridium nằm ngồi phạm vi báo cáo đó), hình thức TG43 sử dụng rộng rãi, gần quốc tế chấp nhận cho suất liều cao (HDR) nguồn Iridium suất liều xung (PDR) sử dụng hệ thống xạ trị áp sát tải nguồn sau sau từ xa (RAL) (dt) Các hình thức tính tốn trước dựa trcn hoạt độ biểu kiến (A app), khối lượng tương đương Radium, số phát xạ hệ số suy giàm ttong mơ Những hình thức tính liều cũ khơng tính đến khác biệt nguồn vói nguồn cấu trúc lõi phóng xạ nguồn kiểu đóng gói lõi nguồn Ngoại trừ radium, số suất liếu phát xạ tham số cho thuật toán phụ thuộc vào hạt nhân phóng xạ (du) Trái ngược với phương pháp tính liều ttên, hình thức tính liều TG-43 giới thiệu số suất liều kết hợp tất thông số liều lượng khác dựa vào kiểu nguồn cụ thể Hình thức TG-43 hình thức phù hợp, đom giản để triển khai dựa ttên số lượng nhỏ tham số/đại lượng dễ dàng trích xuất từ kết tính tốn phân bố suất liều xung quanh nguồn môi trường nước tưomg đưomg nước phưomg pháp Monte Carlo (MC), từ phép đo môi trường tưomg tự Điều làm tăng tính xác phép tính thực lâm sàng cho môi trường nước 4.3.1 Khái niệm (dv) Khái niệm giao thức đo liều TG-43 xác định hình thức rõ ràng thể cơng thức tốn học kết hợp tham số đại lượng mà chúng cho phép người sử dụng tính cách xác liều suất liều phân phối xung quanh kiểu nguồn phóng xạ phổ biến dùng ừong ừong lâm sàng Điều cho phép sử dụng liệu sở liệu phổ biến quán cho kiểu nguồn có sẳn bong thương mại 4.3.2 Mơi trường tham tham chiếu (dw) TG-43 xác định nước môi trường đo liều chuẩn, vật liệu tương đương nước xem xét để đo phân bố liều TG-43 liên quan đến tham số nước 4.3.3 Dữ liệu tham chiếu (dx) Các kết từ mô Monte Carlo xác định phép đo thực nghiệm xuất tạp chí đánh giá ngang hàng xác định liệu tham chiếu 4.3.4 Hình học nguồn (dy) Giao thức TG-43 thường để đo nguồn hình trụ có lõi phóng xạ cho phép giả định có phân bố liều hình trụ đối xứng Hình học nguồn hệ tọa độ cực tương ứng sử dụng thể Hình 4.2 Hình minh họa mặt cắt ngang mặt phang y - z coi mặt phang cho mô tả theo TG-43 Do phân bố liều hình trụ đối xứng nguồn tính tốn, điều tương đương với mặt phẳng chứa trục z (bất kỳ góc phương vị (p khác 90°) Do đó, hình trụ đối xứng phân bố liều giả định (dz) Như hình 4.2b, mặt cắt ngang Hình 4.6b, cấu true nguồn bao gồm cáp lái gắn đầu khoan chứa nguồn theo hướng z, cho trường hợp nguồn đơn bước có hoạt độ phóng xạ cao, chủ yếu nguồn 192Ir, sử dụng hệ thống tải nguồn sau đại Đầu nguồn nằm theo hướng hướng dương trục z (+z) (ea) Hình thức TG-43 cung cấp biểu thức phân tích liên quan đến ảnh hưởng kích thước hữu hạn lõi phóng xạ nguồn, (hàm hình học, phương trình 4.11) nguồn gần với nguồn dây lý tưởng (đường kính Ds = cm ừong Hình 4.2 Hình 4.6) nguồn điểm lý tưởng (đường kính Ds, chiều dài Ls = cm, xem thêm Hình 4.1b) 4.3.5 Điểm tham chiếu cho việc tính liều (r0, Oo) (eb) Điểm tham chiếu cho hình thức TG-43 chọn điểm nằm ưên đường ngang chia đôi nguồn khoản cách lcm từ tâm nó, tức (r 0, 0o)) = (1 cm, 90°) 4.3.6 Dạng thức (ec) Theo giao thức TG-43, suất liều nước ỏ(r,0), điểm P(r,0) cách nguồn khoản r cho biểu thức (xem thêm Hình 4.6 cho tọa độ hệ tọa độ) (4.1 6) (ee) r khoảng cách xuyên tâm từ điểm p tói tâm nguồn góc cực Trong thảo luận sau liên quan đến liều hấp thụ suất liều hấp thu nước, số "w" cho nước bỏ qua (eg) (ef) (eh) Hình 4.6 Hình học thơng sổ sử dụng giao thức TG-43 (ei) Trên hình 4.6 kiểu hình học thơng số sử dụng giao thức TG-43 cho nguồn hình trụ có lõi phóng xạ cho phép giả định có phân bố hoạt độ phóng xạ đối xứng trụ Do đối xứng hình trụ phân bố suất liều, hệ tọa độ cực Hình 4.2 thích hợp để xác định hình học cần thiết Ở đây, mặt cắt ngang ừên mặt phang y - z chính, coi mặt phang cho mô tả theo TG-43, Điểm quan tâm P(r,0) mô tả khoảng cách xuyên tâm r từ tới nguồn góc cực 0, (a) Trường hợp điển hình hình học nguồn cho xạ áp sát cấy ghép vĩnh viễn (hạt) Lõi phóng xạ hình trụ có chiều dài L s đường kính Ds đóng gói đối xứng vật liệu cụ thể Tất tham số liên quan đến hình học TG-43 hiển thị (b) Hình học thơng số tương ứng cho cấu trúc nguồn gồm cáp lái gắn đầu cuối khoan nguồn theo hướng -z trường hợp nguồn đơn bước hoạt độ cao (nguồn HDR), chủ yếu nguồn 192 Ir, dùng hệ thống tải nguồn sau sau đại Đầu nguồn theo hướng +z SK: Cường độ kerma khơng khí có đơn vị u, 1U=1 pGy m2 h = (ej) lcGy cm2 h'1 (ek) A: Hằng số suất liều nước A thể theo đơn vị cGy h U'1 (el) G(r,fl): Hàm hình học khoảng cách xuyên tâm r góc cực định nghĩa phương trình 4.11 (xem thêm phương trình 4.15) G(r,0) đại lượng khơng thứ ngun (em) G(ro,flo): Hàm hình học điểm tham chiếu (r 0, 0O) với rol.O cm 0O 90° Chú ý phân biệt khoảng cách xuyên tâm r điểm tham chiếu TG 43 khoảng cách tham chiếu r cho định nghĩa suất Kerma khơng khí tham chiếu kR, thấy Công thức 4.1 (en) g(r): Hàm suất liều xuyên tâm xem xét phụ thuộc khoảng cách vào hấp thụ tán xạ tia photon nước dọc theo trục ngang, trục tương đương với = 90° g(r) đại lượng không thứ nguyên (eo) F(r, 0): Hàm dị hướng xem xét ảnh hưởng hấp thụ tán xạ photon bên ừong lõi phóng xạ nguồn vật liệu đóng gói nguồn phần cáp lái có F(r, 0) đại lượng không thứ nguyên (ep) Theo ừên, Suất liều môi trường nước ỏ(r,0) nhận cơng thức 4.16 có thứ nguyên cGyh’1 (eq) Điều quan ttọng cần lưu ý công thức TG-43 dựa cường độ kerma khơng khí SK để xác định cường độ nguồn (er) Công thức TG-43, Biểu thức 4.16 dựa công thức chứng minh trước cho cường độ kerma khơng khí dựa ttên việc hiệu chuẩn nguồn cho công thức 4.15, tránh số “w” cho Nước (es) Đối với điểm tham chiếu hình thức TG-43 (r o,0o) = (lcm, 90°) Công thức 4.15 viết thành (et) ộo) — \ p /tì “I C(rỡ.w(riT4ũ) (4.1 7) (ev) Bằng cách chia phương trình 4.15 với phương hình 4.17, biểu thức cho suất liều ương mơi trường nước i)(r,0) điểm tham chiếu TG-43 (r,0) là: (eu) (ew) DỢ, 0) _ / Gợ.fl) w fwr(T, ty \ ÓfrOl^> = ^Gơ-o.tyẶ (ex) (ey) Xa».w Hoặc tương đương: ty = (ez) (fa) (4.1 8) Như vậy, biểu thức dấu ngoặc tương ứng vói suất liều nước A thể hình thức TG-43 công thức 4.16 Tỷ số giá trị hàm hình học cho điểm tính tốn thực tế (r,0) với điểm tham chiếu TG-43 (ro,0o) giống hệt ttong hai biểu thức Tỉ số giá ttị hàm hấp thụ tán xạ fas,w (r,0) điểm quan tâm đến điểm tham chiếu f aSjW (ro,0o) phương trình 4.18 tương ứng với, g(r) F(r, 0) công thức TG43 biểu thức thức 4.16 4.3.7 Hằng sổ suất liều A (fb) Hằng số suất liều A định nghĩa suất liều môi trường nước điểm tham chiếu, cụ thể khoảng cách r0 = cm ưên trục ngang (0 = 90°), D(ro,0o), hên đơn vị cường độ kerma khơng khí, SK, thấy Công thức 4.18: (fc) (fd) (4.19) Hằng số suất liều phụ thuộc vào hạt nhân phóng xạ mơ hình nguồn bị ảnh hưởng bỏi kiểu nguồn (lõi phóng xạ đóng gói) phương pháp sử dụng để xác định SK Dựa phương trình xem xét cơng thức 4.17, số số suất liều 71(E) cho nguồn điểm photon đơn sắc lý tưởng (nguồn hạt nhân phóng xạ vói Ls = Ds = cm) ước tính cách sử dụng biểu thức sau: (fe) -1(E) = (1 - í.)( (ff) (fg) v p (4.20) với G (ro,0o) = l/r02 fas,w(ro,0o) = fas,w (ro) trường hợp nguồn điểm lý tưởng vói r0 = 1.0 cm, thấy Công thức 4.8 (Penỉpyẩ tỷ số hệ số hấp thụ lượng khối lượng nước với hệ số hấp thu lượng không khí đối lượng photon E (fi) (fh) (fj) Hình 4.7 Thể phụ thuộc lượng vào sổ liều A (fk) Trên hình 4.7 Thể phụ thuộc lượng vào số liều A thể cGy h'1 U'1 đối vói nguồn điểm đom phạm vi lượng từ 0.020 đến 0.700 MeV (fl) Đối vói nguồn điểm lý tưởng vói phổ lượng biết, số suất liều tương ứng A tính theo biểu thức: (fm) Trong (fn) fi: (fo) (gen cường độ (hoặc tần số phát xạ) dòng lượng Eị xác định /p)a,Hi: hệ số hấp thụ lượng khối lượng khơng khí lượng Ei (fp) /1 (Hi); số suất liều nguồn photon đơn năng lượng Ei, tính theo cơng thức 4.20 Tổng tử số mẫu số phương trình 4.21 mở rộng tất lượng phổ nguồn photon Ei (fq) Sự phụ thuộc lượng (gen /p)a,Ei Ei(pen /p)a,Ei thể ừong hình 4.8 (fr) Do thực tế lượng photon hạt nhân phóng xạ, hệ số hấp thụ lượng thiết lập hệ số truyền lượng tương đương, phần lượng electron giải phóng bỏi photon ừong khơng khí bị q trình xạ ga ~ 0,Công thức 8.21 (fs) (ft) PtHXofi tinunyv ÍMLAO (fu) (fv) Hình 4.8 Các giá trị hệ so hấp thụ lượng khối lượng đổi với không khí khơ, (fw) Trên hình 4.8, thể giá ttị hệ số hấp thụ lượng khối lượng khơng khí khơ (gen /p)a (gen /p)a,Ei phụ thuộc vào lượng photon Các giá trị hệ số hấp thụ lượng hiệu dụng khối không khí khơ, (gen /p)a,eff, (fx) Đối với nguồn thực, số suất liều A đánh giá thực nghiệm cách cho suất liều nước i)(r o,0o) hay môi trường tương đương môi trường nước sử dụng nguồn hiệu chỉnh (với cường độ nguồn S K cho thời điểm đo), theo cách khác, tính kỹ thuật mơ Monte Carlo hình học nguồn thực mơi trường nước với kích thước thỏa đáng Sau hết, Với giả thuyết sai sót sẩy sử dụng hệ số tán xạ suy giảm f as>w(ro,0o) nước biểu thức 4.20 tráng sử dụng (fy) Hơn nữa, việc sử dụng biểu thức phân tích Cơng thức 4.21 giả định phổ photon phát tù nguồn thực, hệ số tương ứng, fas, fas,w(ro50o) biết cách xác 4.3.8 Hàm liều xuyên tâm g(r) (fz) Như trình bày trình lập phương trình 4.18, tỷ số giá ttị hàm hấp thụ hàm tán xạ fas,w(r50) điểm quan tâm đến điểm tham chiếu fas,w(ro,0o) tương ứng vói g(r)F(r, 0), công thức TG-43 cho Công thức 4.16 (ga) Theo quan cách này, giao thức TG-43 kết hợp khái niệm bổ sung Xem suất liều góc cực tham chiếu (0 = 90°) khoảng cách tham chiếu r o, i)(ro,0o) áp dụng Phương trình 4.18, ta thu (gd) (gb) / p('ụ Ạp ý \ / y^,wlr \ (gc) G(rn_ í\j) J (4.2 2) Phương hình (4.22) mơ tả phân bố suất liều dọc theo trục ngang nguồn Bằng cách chia phương trình với suất liều điểm tham chiếu (r o,0o), i) (ro,0o), phân bố suất liều chuẩn hóa dọc theo trục ngang y (0 - O- 90°), xem Hình 4.6) ta được: (ge) _ / ƠỊr F>||> W (gf) /ơXM (gg) Hoặc (gh) /■IV wơ (gi) (gj) _ I1 C{r|| *3|| ■ fU ” \ Ưư.í^ii ứiru.ỏbJ Tỷ số phần bên trái phương hình (4.23) mô tả việc điều chỉnh hấp thụ suy giảm nước khoảng cách xuyên tâm r khoảng cách tham chiếu r0 góc cực = 0O Như đề cập trước đó, f as>w(r,0) bao gồm việc hiệu chỉnh cho hấp thụ suy giảm photon bên lõi nguồn kiểu đóng gói nguồn (gk) Giao thức TG-43 định nghĩa biểu thức hàm liều xuyên tâm g(r) (gl) (gm) 24) _/C4rữ.hi\ỉ Pfr.frl \ /avwho ill \ Qr flit ft]) (4 (gn) Đó phụ thuộc vào bán kính xuyên tâm giá trị suất liều góc cực tham chiếu = 0O tương đương dọc theo trục y ngang, điều chỉnh ... Kỹ thuật Mã số: 60520401 I TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ VÀ TÍNH TỐN LIỀU KỸ THUẬT XẠ TRỊ ÁP SÁT LIỀU CAO TRỊ BỆNH UNG THƯ” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu tổng quan hệ thống thiết bị xạ. .. cứu thiết bị tính tốn liều kỹ thuật xạ trị áp sát liều cao trị bệnh ung thư nhằm sâu nghiên cứu cấu tạo, đặc tính kỹ thuật, nguyên lý hoạt động thiết bị, phương pháp tính tốn liều lượng phóng xạ. .. dụng tốn an liều tồn kỹ thuật hiệu xạ trị Đề áp tài sát Nghiên liều cao cứu thiết bệnh bị ung thư tính nhằm lý sâu động nghiên thiết cứu bị, cấu phương tạo, pháp đặc tính kỹ tốn thuật, liều nguyên