Gamma Knife là một thiết bị xạ phẫu với độ chính xác cao, là thiết bị sử dụng tia phóng xạ để điều trị các loại u não và bệnh mạch máu não, mà không mở sọ não như phẫu thuật thông thường. Gamma Knife chứa các nguồn phóng xạ Co60, nguồn phóng xạ phát ra các tia gamma có năng lượng cao. Chúng hội tụ và tập trung vào thương tổn cần điều trị trong não. Kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife với cơ sở là khung stereotactic dùng trong Phẫu thuật thần kinh. Tương tự như các hệ thống điều trị xạ ngoài khác, kết hợp thông tin của dữ liệu mô phỏng của hình ảnh học để đạt muc tiêu cuối cùng của kỹ thuật xạ phẫu Gamma Knife là cung cấp một liều hấp thụ cao cho thưong tổn và giảm ảnh hưởng tới mức thấp nhất của liều phóng xạ cho mô lành xung quanh. Hình 1. Nguyên lý của kỹ thuật Gamma knife Trong điều trị Gamma Knife, vì thương tổn trong não của bệnh nhân hấp thụ một liều chiếu lớn nên thiết kế của máy Gamma Knife khác biệt đáng kế so với các hệ thống xạ trị khác. Các điểm khác biệt của máy Gamma Knife gồm: (1) Khung cố định đầu bệnh nhân (2) Sử dụng số lượng chùm tia phóng xạ nhiều, chiếu đồng thời vào thương tổn
CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE Chương LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE 1.1 Giới thiệu Gamma Knife thiết bị xạ phẫu, sử dụng tia phóng xạ để điều trị loại u não bệnh mạch máu não với độ xác cao mà khơng mở sọ não phẫu thuật thông thường Thiết bị Gamma Knife chứa nguồn phóng xạ Co 60, phát tia phóng xạ gamma có lượng cao, hội tụ tập trung vào thương tổn cần điều trị não Kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife dựa sở khung định vị stereotactic dùng Phẫu thuật thần kinh Giống hệ thống điều trị xạ khác, kỹ thuật xạ phẫu Gamma Knife kết hợp thơng tin liệu hình ảnh học mô giúp cho việc lập kế hoạch hướng tới muc tiêu cuối cung cấp liều hấp thụ cao cho thưong tổn giảm thiểu ảnh hưởng tia phóng xạ đến mơ lành não Hình Nguyên lý kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife Trong điều trị Gamma Knife, thương tổn não bệnh nhân nhận liều hấp thụ lớn nên thiết kế máy Gamma Knife khác biệt đáng kế so với hệ thống xạ trị khác Các điểm khác biệt gồm: (1) Khung cố định đầu bệnh nhân (2) Sử dụng số lượng chùm tia phóng xạ nhiều, chiếu đồng thời vào thương tổn CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE (3) Khoảng cách từ nguồn tới điểm chiếu 40 cm (4) Việc tự động định vị lại vị trí xạ phẫu, giúp tối ưu phân bố liều hấp thụ tốt 1.2 Lịch sử Gamma knife Đầu tiên, việc thiết kế máy Gamma Knife đề điều trị thương tổn não tia phóng xạ Tiền sĩ Bác sĩ Lar Leksell, phẫu thuật viên ngoại Thần kinh - người Thụy Điển người đặt tảng cho kỹ thuật này, phát minh máy xạ phẫu Gamma Knife dựa nguyên lý khung stereotactic Ơ đây, cần hiểu “ Stereotactic” mang ý nghĩa “một cố định không gian 3D”, với khung định vị Stereotactic vật rắn, đảm cố định chắn đầu bệnh nhân định vị thương tổn bên não hệ thống tọa độ D Descarte CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE Năm 1968 Model S Hình ảnh Đặc điểm - Thế hệ - 179 nguồn - Viện Karolinska, Thụy Điển 1987 U hay A - Thế hệ - 201 nguồn - Sử dụng loại collimator: 8, 14 - Sheffield, Buenos Aires 1988 B - Thệ hệ - 201 nguồn - Sử dụng loại collimator: 4, 8, 14, 18 - Bệnh viện Karolinska, Thụy Điển 1999 - Thế hệ C - 201 nguồn - Lắp Trung tâm Y khoa Pittsburgh, Mỹ, 03/2000 - Vẫn sử dụng loại collimator: 4, 8, 14, 18, - Định vị bệnh nhân bán tự động - Khoảng cách từ nguồn tới isocenter 2004 40,1cm - Thế hệ 4C - 201 nguồn - Lắp đặt Đại học Pittsburgh, Mỹ, 2006 Perfexion 01/2005 - Thế hệ - 192 nguồn, phân bố theo dạng hình nón - phần mềm cải tiến CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE - loại collimator: 4, 8, 16: tích hợp bên đầu máy - Định vị bệnh nhân tự động giường điều trị - Sử dụng công nghệ robốt - Khoảng cách từ nguồn tới isocenter thay đổi từ 37,3 tới 43,3 cm Bảng Tóm tắt hệ Gamma knife Hỉnh Thiết kế Gamma knife U Năm 1987, Gamma Knife model B thay cho model U, đầu máy 201 nguồn Co60, xếp kín nửa bán cầu 360 0, vị trí cách 300 Việc lắp ráp thay nguồn phóng xạ đơn giản Model B có Collimator với thiết kế Với máy Gamma Knife B, liều toàn thân bệnh nhân bị ảnh hưởng giảm đáng kể CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE Hình Thiết kế Gamma knife B, C - Năm 1999, Thế hệ máy Gama Knife thứ model C: 201 nguồn Co60được xếp Gamma Knife B, có cải tiến phần mềm lập kế hoạch điều trị, nhiều thiết bị hỗ trợ cho điều trị, đặc biệt sử dụng công nghệ robot, định vị bệnh nhân bán tự động, sử dụng hệ thống định vị tọa độ tự động APS bàn điều trị di chuyển 28 cm cho vị trí tọa độ cần chiếu, với độ xác 1mm Hệ thống tự động giúp tiết kiệm thời gian cho nhân viên điều trị, vào phòng điều trị Hệ thống APS giới hạn khoảng dịch chuyển theo hướng, bên Helmet nên không gian khung định vị bị giới hạn Cải thiện phần mềm lập kế hoạch tính tốn phân bố liều cho thương tổn não Hình HELMET VÀ CÁC COLLIMATOR CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE Hình APS VÀ TRUNNION - Năm 2004: Thế hệ máy Gamma Knife thứ (model 4C): phần mềm lập kế hoạch cải thiện, khả liên kết hay phân chia liệu dạng hình ảnh,, khả tích hợp hình ảnh PET, thơng tin điều trị ghi CDROM Hình Thiết kế Gamma knife 4C CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE - Năm 2006: Thế hệ máy Gamma Knife thứ (model Perfexion), CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE Hình Gamma knife Perfexion Perfexion hệ máy Gamma knife nhất, giới thiệu năm 2006 Perfexion có thay đổi lớn thiết kế, thiết lập hệ thống lập kế hoạch phân bố liều lương phóng khác hẳn hệ máy Gamma knife hệ cũ C, B, U Những máy Perfexion lắp đặp Marseille - Pháp, London – Anh, Fremont ,Califonia - Mỹ Perfexion kế kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife Thiết kế Gamma knife có 192 nguồn Co 60 thay 201 nguồn trước Khơng gian cho phép điều trị rông hơn, bênh nhân điều trị thoải mái (vì bàn dị chuyển đầu bênh CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE nhân đến tọa độ điều tri, khác với hệ máy trước Khung định vị đầu di chuyển đầu bênh nhân đến tọa độ điều tri), nên thời gian điều trị nhanh Sự khác biệt với hệ máy truớc - Khơng có helmet bên ngồi máy Gamma knife nên thay đổi helmet - Việc điều trị xảy bên khối đặc vật liệu stungten, thiết kế gồm 192 kênh collimator - Những nguồn khơng gắn vị trí cố định helmet đặt hệ Gamma knife trước Chúng gắn sector dịch chuyển Mỗi sector chứa 24 nguồn, tổng cộng 192 nguồn sector quay quanh đầu bệnh nhân CHƯƠNG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE Bảng Technical Specifications of Different Leksell Gamma Knife Units Comparing parameter Leksell Gamma Knife PERFEXION Leksell Gamma Knife 4C Leksell Gamma Knife B Accuracy Radiological accuracy < 0.25 mm < 0.50 mm < 0.50 mm Positioning accuracy < 0.20 mm < 0.30 mm < 0.50 mm Positioning repeatability < 0.05 mm < 0.20 mm < 0.25 mm Radiation safety Room shielding required around back wall, 180 degrees cm 10 cm 10 cm Standard concrete Standard concrete Standard concrete Room shielding required around front < 50 cm < 50 cm < 50 cm wall, 180 degrees Standard concrete Standard concrete Standard concrete Body dose to patient lower than other 10-100 times lower 2-20 times lower devices 2-20 times lower Treatment planning Mechanical treatment range X/Y/Z 160/180/220 mm 100/120/165 mm 100/120/150 mm Shape of accessible volume Cylindrical Spherical Spherical Effective target dose rate > 3.0 Gy/min > 3.0 Gy/min > 3.0 Gy/min Composite shot Yes No No Dynamic shaping Yes No No Workflow Typical treatment time 20 50 80 Approximate patient set up time 10 10 Stereotactic coordinates set up time 3-5 s 30-40 s 7-10 Collimator size set up time