Đảm bảo chất lượng ống chuẩn trực đa lá (MLC) trong máy gia tốc xạ trị truebeam tại Bệnh viện Ung Bướu Tp. Hồ Chí Minh

Ống chuẩn trực đa lá (Multi-Leaf Collimator–MLC) là công cụ phổ biến được sử dụng để định hình trường chiếu trong các kỹ thuật xạ trị tiên tiến bằng máy gia tốc tuyến tính như kỹ thuật 3D-CRT, IMRT và IGRT. Đặc điểm cơ khí và liều lượng của MLC là một trong các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác về liều tia cho bệnh nhân. Do đó, để đảm bảo chất lượng xạ trị cần phải xây dựng quy trình đảm bảo chất lượng về cơ khí và liều lượng bức xạ của MLC trong máy gia tốc xạ trị tại Bệnh viện Ung Bướu TP. Hồ Chí Minh.

XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG ỐNG CHUẨN TRỰC ĐA LÁ (MLC) TRONG MÁY GIA TỐC XẠ TRỊ TRUEBEAM TẠI BỆNH VIỆN UNG BƯỚU TP HỒ CHÍ MINH BÙI THỊ THÚY NGA1, ĐẶNG THỊ MINH TÂM2, NGUYỄN MINH TRUNG3, PHAN QUỐC UY4, NGUYỄN TRUNG HIẾU5 TÓM TẮT Mục tiêu: Ống chuẩn trực đa (Multi-Leaf Collimator–MLC) công cụ phổ biến sử dụng để định hình trường chiếu kỹ thuật xạ trị tiên tiến máy gia tốc tuyến tính kỹ thuật 3D-CRT, IMRT IGRT,… Đặc điểm khí liều lượng MLC yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ xác liều tia cho bệnh nhân Do đó, để đảm bảo chất lượng xạ trị cần phải xây dựng quy trình đảm bảo chất lượng khí liều lượng xạ MLC máy gia tốc xạ trị Bệnh viện Ung Bướu TP Hồ Chí Minh ABSTRACT Purpose: Multi-Leaf Collimator (MLC) is a common device used to shape the fields in advanced radiation therapy techniques such as 3D- CRT, IMRT and IGRT,… by linac Mechanical and dosimetric characters are the important components which effect the accuracy of delivery dose to patients Thus, in order to ensure the quality of treatment plan, it’s necessary to establish a quality asurrance protocol of mechanical and radiation dosimetry of MLC in linear accelerator in Ho Chi Minh Oncology Hospital Phương pháp: Trong nghiên cứu này, tiến hành thu thập số tiêu chuẩn đảm bảo chất lượng MLC từ văn pháp luật nước, tiêu chuẩn giới tiêu chuẩn nhà sản xuất Từ xây dựng quy trình đảm bảo chất lượng MLC bệnh viện, sau tiến hành thực nghiệm với thiết bị gồm detector ghi nhận xạ MapCheck2 (Sun Nuclear), hệ thống Portal Dosimetry máy xạ trị gia tốc TrueBeam (Varian) phần mềm tích hợp có sẵn hệ thống điều trị máy sở Kết quả: Quy trình đảm bảo chất lượng MLC cho Bệnh viện Ung Bướu TP.HCM xây dựng sở tích hợp tiêu chuẩn ngồi nước, đồng thời xác định phương pháp thực phù hợp với thiết bị QA có bệnh viện Bên cạnh đó, bước đầu thực quy trình, đánh giá hệ thống MLC máy TrueBeam Kết thực nghiệm cho thấy hệ thống MLC đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn quy trình Kết luận: Bằng thực nghiệm cho thấy quy trình kiểm tra MLC phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Hoa Kỳ, đánh giá thay đổi độ xác khí liều lượng, từ theo dõi chất lượng MLC để hiệu chỉnh có thay đổi đáng kể ĐẶT VẤN ĐỀ MLC công cụ phổ biến sử dụng để định hình trường chiếu kỹ thuật xạ trị tiên tiến máy gia tốc tuyến tính kỹ thuật 3D-CRT, IMRT IGRT,… Đặc điểm khí liều lượng MLC yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ xác liều tia cho bệnh nhân Ngày nay, kỹ thuật đại, MLC định hình trường chiếu xạ cách tinh vi hơn, đó, vai trị MLC lớn Việc đảm bảo chất lượng độ xác MLC cần thiết, giúp nâng cao chất lượng điều trị cho bệnh nhân KS Khoa Kỹ thuật Phóng xạ - Bệnh viện Ung Bướu TP.HCM ThS.KS Khoa Kỹ thuật Phóng xạ - Bệnh viện Ung Bướu TP.HCM Học viên K KTPX BVUB TP.HCM_Công ty TNHH Thương mại Đầu tư Vinh Khang KS Phó Trưởng Khoa Kỹ thuật Phóng xạ - Bệnh viện Ung Bướu TP.HCM KS Trưởng Khoa Kỹ thuật Phóng xạ - Bệnh viện Ung Bướu TP.HCM 362 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHĨNG XẠ Hiện có nhiều tiêu chuẩn đảm bảo chất lượng MLC hạng mục kiểm tra tiêu chuẩn khơng hồn tồn đồng Bên cạnh đó, phương pháp thực phải phù hợp với thiết bị, dụng cụ QA trang bị sở Do đó, cần xây dựng quy trình riêng cho tiêu chuẩn kiểm tra phương pháp thực phù hợp với đơn vị Nghiên cứu thực với mục đích xây dựng quy trình đảm bảo chất lượng khí liều lượng xạ MLC máy gia tốc xạ trị TrueBeam Bệnh viện Ung Bướu TP.Hồ Chí Minh NỘI DUNG Tổng quan MLC MLC phận nằm bên đầu máy gia tốc tuyến tính, tạo thành từ vật liệu có số nguyên tử cao (Ví dụ: Vonfram), di chuyển độc lập “lá” nhờ motor để vào khỏi đường chùm tia nhằm ngăn chặn xạ Các hạng mục kiểm tra Dựa vào số tiêu chuẩn đảm bảo chất lượng MLC từ văn pháp luật nước (QCVN13:2017/BKHCN - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia máy gia tốc tuyến tính dùng xạ trị), tiêu chuẩn giới (TG-142 - Báo cáo số 142 Hiệp hội Vật lý Y khoa Hoa Kỳ (AAPM)) tiêu chuẩn nhà sản xuất, với thiết bị có bệnh viện bao gồm detector ghi nhận xạ (MapCheck2), hệ thống Portal Dosimetry máy xạ trị gia tốc TrueBeam phần mềm tích hợp hệ thống điều trị máy, quy trình xây dựng với nội dung kiểm tra MLC bệnh viện sau: Độ xác vị trí MLC (Leaf position accuracy) Kiểm tra vị trí MLC di chuyển dừng vị trí theo kế hoạch trạng thái: MLC dừng vị trí mong muốn phát tia (Static MLC) MLC chuyển động phát tia thân máy đứng yên (Dynamic MLC) MLC chuyển động máy vừa phát tia vừa quay thân máy (Arc MLC) Độ xác xác lập vị trí MLC điểm đồng tâm (Leaf position repeatability) Kiểm tra độ ổn định vị trí chuyển động MLC, qua theo dõi cảm biến vị trí hệ thống khí điều khiển dịch chuyển MLC Độ trùng tâm trường xạ tạo MLC quay thân máy (Gantry spoke shot) Xác định xác điểm đồng tâm (isocenter) trình sử dụng góc chiếu xạ khác lên bệnh nhân Hình Hình dạng MLC Tùy vào hãng sản xuất mà thiết kế MLC có khác nhau, nhìn chung tính MLC khơng thay đổi Một MLC thơng thường có từ 40 đến 120 “lá”, xếp theo cặp đối xứng Bằng việc di chuyển điều khiển MLC hẹp, khép kín, ta tạo hình dạng trường chiếu xạ mong muốn TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM Độ trùng tâm trường xạ tạo MLC quay Collimator (MLC spoke shot) Xác định xác điểm đồng tâm (isocenter) q trình sử dụng góc ống chuẩn trực khác lên bệnh nhân Độ trùng tâm trường xạ tạo MLC quay bàn (Couch spoke shot) Xác định xác điểm đồng tâm (isocenter) q trình bàn điều trị xoay phát tia (trường hợp non-coplanar) Độ trùng khít kích thước trường xạ trường sáng tạo MLC Kiểm tra độ xác trường xạ so với trường sáng tạo MLC 363 XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Suất liều chiếu (Dose Rate) Kiểm tra độ ổn định suất liều chiếu dựa vào trường chiếu MLC trình hoạt động máy xạ trị gia tốc TrueBeam Sự rò rỉ cạnh liền kề (Interleaf leakage) Sự truyền qua thân (Intraleaf leakage) Sự rò rỉ mỏm (Leaf-end leakage) Tốc độ di chuyển MLC (Travel speed) Kiểm tra độ ổn định tốc độ di chuyển MLC, thông thường tốc độ 1-2cm/s(3) Thực nghiệm kết Độ rò xạ qua khe thân (interleaf/intraleaf leakage), độ rò xạ qua mỏm Đối với hệ thống xạ trị sử dụng MLC, rò rỉ truyền qua yếu tố quan trọng cần hiệu chuẩn trực tiếp có thể(6) Các loại rị rỉ hệ thống MLC(7): Xây dựng kế hoạch điều trị với trường chiếu tương ứng với vị trí hệ thống MLC dịch chuyển từ trái sang phải, khoảng cách MLC trái phải 2cm Độ xác vị trí MLC MLC đứng yên phát tia Hình Kế hoạch kiểm tra Picket Fence Mapcheck2 Phát tia kế hoạch ghi nhận Mapcheck2, kết phân tích phần mềm SNC Patient Theo khuyến cáo hãng Sun Nuclear tham số Average Error (4): Giá trị Average Error thông thường 2% (với 2,0cm khoảng cách MLC trái phải); Sự thay đổi giá trị Average Error 20% tương ứng với 1mm 2% tương ứng với 0,1mm Hình Kết kiểm tra độ xác MLC phần mềm SNC Patient Với kết 4,11% ứng với 0,206mm, vị trí dịch chuyển MLC đạt yêu cầu so với giới hạn cho phép 1mm(1)(2) MLC chuyển động phát tia Trong phần này, kiểm tra chuyển động MLC với trạng thái bao gồm: MLC chuyển động phát tia thân máy đứng yên (Dynamic MLC) MLC chuyển động máy vừa phát tia vừa quay thân máy (Arc MLC) Sử dụng kế hoạch Picket Fence có sẵn máy TrueBeam ghi nhận EPID máy 364 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHĨNG XẠ Hình Picket Fence EPID Với kết sai số 0,3mm cho thấy dịch chuyển MLC đảm bảo giới hạn cho phép 1mm Độ xác xác lập vị trí MLC điểm đồng tâm Lập kế hoạch trường chiếu 10×10cm tạo MLC phát tia lại 10 lần Sử dụng hệ đo Mapcheck2 để ghi nhận kết Đánh giá kết dựa vào giá trị PassRate: Với Detectors số lượng đầu dò ghi nhận ; Evaluated Detectors số lượng đầu dị phân tích Tiêu chí đánh giá Passrate với giá trị mặc định (Threshold: 10%; Dose: 3%, Time: 1s) 95% - 100%(4) Hình Kết phân tích Leaf position repeatability phần mềm SNC Patient Với kết cho phép = 100% cho thấy MLC xác lập điểm đồng tâm với độ xác giới hạn TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM 365 XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Độ trùng tâm trường xạ tạo MLC quay thân máy (Gantry spoke shot) Lập kế hoạch với trường chiếu MLC kích thước 30x0,2cm với nhiều góc gantry khác nhau, phát tia sử dụng phim để thu nhận kết Hình Bố trí thí nghiệm Gantry Spoke Shot Qua hình ảnh thu nhận phim, cho thấy điểm đồng tâm tạo trường chiếu gantry nằm vòng tròn bán kính 1mm đạt yêu cầu so với quy định tiêu chuẩn Việt Nam quốc tế(1)(2) Hình Hình ảnh thu nhận phép kiểm tra Gantry Spoke Shot qua film Độ trùng khít kích thước trường xạ trường sáng tạo MLC Tạo kế hoạch xạ với trường chiếu có hình MLC Tiến hành phát tia dùng Portal Dosimetry để ghi nhận xạ, Hình Kết kiểm tra trùng khớp trường sáng trường xạ Kết cho thấy độ lệch trường sáng trường xạ 0,5mm; đạt yêu cầu so với giới hạn cho phép 2mm(1) Độ trùng tâm trường xạ tạo MLC quay Collimator (MLC spoke shot) Lập kế hoạch với trường chiếu MLC kích thước 30×0,5cm nhiều góc quay collimator khác Hình Kế hoạch kiểm tra MLC quay Collimator 366 TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Phát tia sử dụng Mapcheck2 để thu nhận trường xạ Hình 10 Kết phân tích Collimator Rotation tr ên phần mềm SNC Patient Qua phần mềm phân tích SNC Patient, cho thấy điểm đồng tâm tạo trường chiếu MLC nằm vịng trịn bán kính 1mm, đạt u cầu so với quy định tiêu chuẩn Việt Nam quốc tế (1)(2) Độ trùng tâm trường xạ tạo MLC quay Bàn (Couch spoke shot) Lập kế hoạch với trường chiếu MLC kích thước 30×0,5cm nhiều góc quay bàn khác Phát tia để Mapcheck2 thu nhận trường xạ Đánh giá điểm đồng tâm tạo trường xạ so với điểm đồng tâm Mapcheck2 Hình 11 Kết phân tích Couch Rotation phần mềm SNC Patient Với kết ghi nhận hệ đo Mapcheck2, điểm giao nằm vịng trịn bán kính 0,1mm phù hợp với giới hạn cho phép 1mm (2) TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM 367 XẠ TRỊ - KỸ THUẬT PHÓNG XẠ Suất liều chiếu Sử dụng Portal Dosimetry để ghi nhận thông số liều lượng sử dụng kế hoạch có sẵn máy TrueBeam gồm trường chiếu mở trường chiếu Picket Fence Độ xác vùng quan tâm (Region of interest - ROI) xác định theo cơng thức sau(5): Rcorr(x) = [ ]×100 Trong đó, Rcorr(x) giá trị pixel tiêu chuẩn hóa vùng ROI trường xạ Picket Fence; RDR-GS(x) giá trị pixel trung bình vùng ROI trường xạ Picket Fence R open(x) giá trị pixel trung bình vùng ROI trường xạ mở Tính độ lệch ROI theo công thức: diff(x) = [Rcorr(x) / Với corr corr] ×100 – 100 giá trị Rcorr(x) trung bình vùng ROI Độ lệch suất liều chiếu giá trị lấy trung bình trị tuyệt đối tất giá trị diff(x): Diffabs = |diff(x)| Hình 12 Lấy giá trị vùng quan tâm ROI để phân tích Qua kết tính toán, độ lệch suất liều chiếu 1,5%; đạt yêu cầu so với giới hạn cho phép 3% Tốc độ di chuyển MLC (Travel speed) Sử dụng EPID để ghi nhận kết tia kế hoạch có sẵn máy TrueBeam, gồm trường chiếu mở Picket Fence kiểm tra tốc độ di chuyển MLC Tính tốn tương tự phép kiểm tra suất liều, kết kiểm tra tốc độ dịch chuyển MLC 1,2% nằm giới hạn cho phép Độ rò xạ qua khe thân (interleaf/ intraleaf leakage), độ rò xạ qua mỏm Qua thực nghiệm, thu nhận kết cho thấy độ rò rỉ xạ qua khe 1,8% phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam 2,5%; qua thân 1,2% phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam 2%; độ rò rỉ xạ qua mỏm bề dày MLC 2,5mm; 5mm; 10mm 12%, 11,4 % 8,9% 368 TÀI LIỆU THAM KHẢO QCVN13: 2017/BKHCN, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia máy gia tốc tuyến tính dùng xạ trị Task Group No.142 report, Quality assurance of medical accelerators, 2009 Task Group No 50 report, Basic applications of multileaf Collimators, July 2001 Sun Nuclear Corporation, Mapcheck@2 Reference Guide, Raising the Bar in IMRT QA Varian Medical System, Rapid Arc Test Procedures for TrueBeam, November 2014 Jean M Moran, Ping Xia; QA-QC of IMRT: American Perspective Ph.D Ping Xia, Department of Radiation Oncology University of California San Francisco, LINAC and MLC QA for IMRT TẠP CHÍ UNG THƯ HỌC VIỆT NAM ... chuẩn kiểm tra phương pháp thực phù hợp với đơn vị Nghiên cứu thực với mục đích xây dựng quy trình đảm bảo chất lượng khí liều lượng xạ MLC máy gia tốc xạ trị TrueBeam Bệnh viện Ung Bướu TP .Hồ. .. chặn xạ Các hạng mục kiểm tra Dựa vào số tiêu chuẩn đảm bảo chất lượng MLC từ văn pháp luật nước (QCVN13:2017/BKHCN - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia máy gia tốc tuyến tính dùng xạ trị) , tiêu chuẩn. .. (AAPM)) tiêu chuẩn nhà sản xuất, với thiết bị có bệnh viện bao gồm detector ghi nhận xạ (MapCheck2), hệ thống Portal Dosimetry máy xạ trị gia tốc TrueBeam phần mềm tích hợp hệ thống điều trị máy, quy