Phân bố liều bức xạ photon ở lối ra của máy gia tốc Primus-Siemens dùng trong xạ trị
MỤC LỤC
Hiện tượng hấp thụ quang điện
Khi năng lượng của bức xạ photon lớn hơn thế năng ion hóa nguyên tử, hiện tượng tán xạ Rayleigh không còn, xác suất xảy ra hiện tượng hấp thụ quang điện bắt đầu tăng. Để xảy ra hiện tượng hấp thụ quang điện đối với một electron nằm ở lớp nào đó của nguyên tử thì năng lượng của photon bị hấp thụ phải lớn hơn thế năng ion hóa của lớp đó.
Tán xạ Compton
Vì tán xạ Compton xảy ra trên electron tự do, nên năng lượng của bức xạ photon tán xạ không phụ thuộc vào chất tán xạ mà chỉ phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ gamma tới và góc tán xạ. Khi xảy ra tán xạ, photon bị tán xạ có thể bay theo góc tán xạ bất kỳ, nhưng xác suất tán xạ theo một góc nào đó lại phụ thuộc vào năng lượng của bức xạ photon tới và góc tán xạ.
Hiện tượng tạo cặp
Từ công thức trên có thể thấy hiện tượng tạo cặp xảy ra mạnh trong trường Coulomb của hạt nhân khi môi trường có nguyên tử số càng lớn và khi năng lượng của lượng tử gamma càng tăng. Tuy nhiên, xác suất tạo cặp trong trường Coulomb của electron nhỏ hơn rất nhiều so với xác suất tạo cặp trong trường Coulomb của hạt nhân.
CÁC ĐƠN VỊ ĐO LIỀU BỨC XẠ 1 Hoạt độ phóng xạ
Trong hệ SI, đơn vị đo liều hấp thụ là Gray (kí hiệu là Gy). 1 Gy bằng năng lượng 1 June truyền cho 1kg vật chất:. Trước khi chấp nhận các đơn vị theo hệ SI, liều hấp thụ được đo bằng đơn vị Rad. Qua các định nghĩa, ta nhận thấy giữa liều hấp thụ và liều chiếu có mối liên hệ tuyến tính với nhau:. Trong đó D là liều hấp thụ, X là liều chiếu, f là hệ số tỉ lệ. b) Suất liều hấp thụ. Suất liều hấp thụ D* chính là liều hấp thụ trong một đơn vị thời gian, xác định theo công thức:. Đơn vị đo suất hiều hấp thụ trong hệ SI là Gy/s hoặc rad/s. 1.3.4 Liều tương đương và suất liều tương đương a) Liều tương đương. Liều giới hạn được hiểu là giá trị lớn nhất của liều hấp thụ tích lũy trong một năm mà người làm việc trực tiếp với bức xạ hạt nhân có thể chịu được, không ảnh hưởng đến sức khỏe của bản thân [1], [2] ,[6].
![Bảng 1.1. Trọng số bức xạ W R đối với một số loại bức xạ [2], [6]](https://media1.store123doc.com/figures/003/100/bang-trong-xa-w-r-doi-loai-xa-3100105.webp)
HIỆU ỨNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ
Theo Pháp lệnh An toàn và Kiểm soát bức xạ hạt nhận của Việt Nam [8], liều hấp thụ tương đương cho toàn thân đối với nhân nhiên làm việc với nguồn bức xạ và bức xạ hạt nhân là 20mSv/năm. Từ biểu đồ trên ta thấy rằng nếu liều xạ nằm trong khoảng Do đến Do+ dDo thì chủ yếu các tế bào ung thư bị tiêu diệt còn các tế bào lành bị tiêu diệt không đáng kể. Người ta còn thấy các vùng tế bào có tỉ lệ máu lớn hơn sẽ nhạy cảm tia xạ hơn, nên khi chiếu xạ, người ta làm cho vùng cần được chiếu được cung cấp nhiều máu hơn.
Bằng việc nghiên cứu sự phản ứng của các mô tế bào khi bị chiếu xạ và các quá trình phát triển, phân chia của tế bào để xác định độ nhạy phóng xạ trong các giai đoạn người ta xây dựng nên cơ sở sinh học cho kỹ thuật xạ trị.
PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ DÙNG TIA GAMMA 1. Khái niệm và mục đích của xạ trị
Khi sử dụng góc chiếu khác nhau các mô lành chia nhau chịu ảnh hưởng của chùm tia xạ do đó nó ít bị ảnh hưởng nhất, thể hiện qua sơ đồ 1.8b. Hạt electron linh hoạt hơn hạt anpha rất nhiều, có độ đâm xuyên cũng khá lớn được sử dụng chiếu xạ ngoài với các khối u nông như ung thư da. Tia gamma và tia X gây ra độ ion hóa trong môi trường nhỏ hơn các loại hạt trên, nhưng độ đâm xuyên lại rất lớn do đó hiện nay được ứng dụng chủ yếu trong xạ trị từ xa, chúng có thể tác dụng lên tế bào ở sâu trong cơ thể, để điều trị các khối u sâu.
Với các u sâu trên 3cm, để giảm liều chiếu ở mặt da và ở các mô lành trên đường đi của chùm tia, người ta chia chùm tia thành nhiều chùm nhỏ chiếu theo các hướng khác nhau sao cho các hướng chiếu được chọn hội tụ tại tâm là.
MÁY GIA TỐC PRIMUS – SIEMENS DÙNG TRONG XẠ TRỊ
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY GIA TỐC 1. Lịch sử phát triển
Như vậy, trong xạ trị ung thư, loại máy này không cho phép thực hiện kỹ thuật điều biến cường độ (IMRT) không điều trị linh động, hiệu quả với các khối u ở những độ nông sâu khác nhau[1]. Tia đâm xuyên càng lớn khi vào cơ thể bệnh nhân càng tạo nên suất liều điều trị trong sâu tốt hơn, đồng thời liều gây hại cho các mô lành trên đường xuyên qua càng ít hơn. Các máy gia tốc được sử dụng trong lâm sàng ngày nay được kế thừa từ sự nghiên cứu, cải tiến công nghệ mạnh mẽ trong suốt hơn ba mươi năm qua và khẳng định được giá trị, vai trò của loại thiết bị này.
Độ ổn định là hết sức quan trọng trong mục đích điều trị, để có thể phục vụ được một số lượng lớn bệnh nhân khi đã chi ra một khoản tiền lớn mua sắm thiết bị.
MÁY GIA TỐC DÙNG TRONG XẠ TRỊ UNG THƯ NGÀY NAY .1 Nguyên lý cấu tạo của máy gia tốc electron
Hệ thống thiết bị phụ trợ: bao gồm hệ thống bơm chân không, hệ thống làm lạnh nước, hệ thống nén khí, hệ thống chất điện môi bằng gas để truyền vi sóng từ bộ phát tần số vô tuyến tới ống dẫn sóng gia tốc và bảo vệ ngăn bức xạ rò. Hệ thống theo dừi và chuẩn trực chựm tia: Hệ thống chuẩn trực và theo dừi chựm được đặt trong đầu điều trị, cung cấp hỡnh dạng và theo dừi chựm tia X hoặc chựm tia electron lâm sàng. Đó là lực đẩy Culomb giữa các electron mang điện tích cùng dấu, do sự lắp ghép không hoàn hảo làm cho cấu trúc ống dẫn sóng không hoàn toàn xuyên tâm, do tác động của các điện từ trường ngoài… Do đó, chùm electron gia tốc phải được lái một cách chủ động.
Sau đó là các cuộn lái tia tạo ra từ trường tác dụng lực lên các electron để dẫn chùm tia đi đúng hướng theo ống dẫn sóng, từ đó hướng ra ngoài theo đường cong nào đó hoặc được uốn để hướng tới bia tạo ra tia X.
MỘT SỐ NÉT SƠ LƯỢC VỀ MÁY GIA TỐC PRIMUS- SIEMENS
Phần mềm Simtec AFS của máy cho phép tự động sắp xếp các trường chiếu với các góc độ khác nhau của thân máy mà không cần sự can thiệp của người điều khiển. Máy có hệ thống lập kế hoạch điều trị (Treatment Planning System) với phần mềm của Prowess, Hoa Kỳ có thể thu nhận ảnh từ bất kỳ máy ghi hình nào, hợp nhất ảnh, kết nối mạng. Phần mềm có các chức năng xử lý ảnh và mô hình hoá cơ quan giải phẫu, dễ dàng vẽ đường viền tự động hoặc thủ công, miêu tả bề mặt, nội suy hoặc nhập đường bao lát cắt, đặt các điểm tính toán liều lượng, hiển thị và so sánh liều, tạo dựng trường chiếu, tính toán liều cho trường chiếu v.v.
Hệ thống được trang bị hệ phantom nước 3 chiều, hệ thống đo liều, hệ thống làm khuôn Styro Former để tạo các khuôn đúc có hình dạng giống khối u giúp thực hiện che chắn các vùng cần bảo vệ khi xạ trị.
XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ LIỀU BỨC XẠ PHOTON Ở LỐI RA CỦA MÁY GIA TỐC PRIMUS – SIEMENS
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
Phần thực nghiệm của Luận văn tiến hành đo phân bố liều trên máy gia tốc xạ trị Primus tại bệnh viện K Hà Nội, sử dụng các thiết bị đang được dùng để kiểm tra liều chiếu hàng ngày tại đây. Để thực hiện phép đo liều hấp thụ theo chiều sâu trong Luận văn sử dụng phantom nước đo liều là loại Blue Phantom - Kích thước 40x40x40 cm3 - Nhà sản xuất IBA Dosimetry - Xuất xứ: Đức có dạng như hình 3.2a. Phần mềm có chức năng điều khiển sự di chuyển của buồng ion hóa chính trong phantom chuyển động lên, xuống, sang trái, sang phải theo các vị trí đã được lập trình sẵn trong phần mềm.
Hiển thị kết quả đo đạc: Trong khi tiến hành đo phần mềm OmniPro Accepts tìm kiếm liều hấp thụ cực đại, xác định liều tương đối của các điểm đã đo so với liều cực đại, vẽ đồ thị phân bố liều theo chiều sâu được gọi là liều phần trăm chiều sâu, có dạng như hình 3.2c.
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
Do liều hấp thụ tỷ lệ thuận với liều chiếu, nên đồ thị Hình 3.3 và Hình 3.4 cũng là đồ thị mô tả sự phụ thuộc của liều chiếu vào khoảng cách tương ứng với các photon năng lượng 6MV và 15 MV. Trong bảng số 3.7 đưa ra kết quả đo liều hấp thụ tương đối trong phantom nước tại các điểm cách trục với khoảng cách khác nhau, ứng với chiều sâu là 1,6cm và10cm, trường chiếu 10x10cm2, khoảng cách từ bia tới mặt phantom là 100cm đối với chùm photon 6MV. Kết quả thực nghiệm đo phân bố liều hấp thụ tương đối theo khoảng cách tới trục trong phantom nước ở độ sâu 1,6cm và 10 cm, đối với chùm photon 6 MV, trường chiếu 10cm x 10cm.
Từ đồ thị hình 3.11 và hình 3.12 nhận thấy rằng trên bề mặt mô hay trên bề mặt phantom liều hấp thụ nhỏ, càng vào sâu liều hấp thụ sẽ tăng dần và đặt cực đại tại chiều sâu cỡ 2cm đối với chùm photon 6 MV và cỡ 3 cm đối với chùm photon 15 MV. Ban đầu với chiều sâu nhỏ khi đi trong mô cường độ chùm photon coi như không đổi, mặt khác khi năng lượng photon nhỏ xác suất tương tác của photon với vật chất nhỏ hay nói cách khác năng lượng chùm photon truyền cho mô nhỏ, dẫn tới liều hấp thụ nhỏ. Càng đi sâu vào trong, do tương tác với các tế bào trong mô, photon mất dần năng lượng của mình dẫn tới xác suất tương tác với mô tăng, năng lượng chùm photon truyền cho mô trên một đơn vị đường đi tăng dần, kết quả liều hấp thụ tăng theo chiều sâu.
