Để tính liều trong cơ thể nạn nhân gây ra bởi bức xạ ion hóa, ta phải giải một phương trình phức tạp gọi là phương trình vận chuyển. Phương trình này là khác nhau đối với các bệnh nhân khác nhau và cũng phụ thuộc vào điều kiện điều trị: kích thước và
hình dạng của trường chiếu, năng lượng bức xạ , hướng chùm tia tới,… Có hai phương pháp để tính liều là phương pháp tính trực tiếp và phương pháp tính gián tiếp.
- Phương pháp tính gián tiếp bắt đầu với việc giải phương trình vận chuyển cho những trường hợp đơn giản, chẳng hạn như đo phân bố liều trong nước. Phân bố này sẽ được hiệu chỉnh khi xét đến hình dạng chùm tia và sự không thống nhất trong cơ thể bệnh
nhân.
- Phương pháp tính trực tiếp được sử dụng rộng rãi hơn vì nó cho phép phương trình vận chuyển chính xác hơn, nó bao gồm phương pháp giải tích và kỹ thuật Monte Carlo. Các phương pháp giải tích như pencil beam và superposition dựa trên các phép tính gần đúng và mô hình hóa, chẳng hạn mô phỏng thiết bị điều trị bằng nguồn đơn giản như nguồn điểm hoặc nguồn song song, mô phỏng sự vận chuyển electron theo đường thẳng,… Vì thế kỹ thuật này có lợi là xử lý nhanh, cho kết quả chỉ trong vài giây và độ chính xác cao đối với cấu hình đơn giản, đống nhất. Nhưng kỹ thuật tính toán liều thông
thường này có thể sai do sai số đáng kể khi kích thước trường chiếu nhỏ đối với vùng có sự biến đổi lớn về liều hay vùng có môi trường không đồng nhất.
Các kỹ thuật điều trị hiện nay ngày càng phức tạp, đòi hỏi sự thành công cao, phương pháp truyền thống không đủ tốt để cung cấp sự phân bố liều chính xác trong cơ thể bệnh nhân. Khi cấu trúc hình học càng phức tạp, càng gần với thực tế thì mức độ khó khăn trong việc bài toán theo phương pháp giải tích càng tăng nhanh hơn nhiều so với phương pháp mô phỏng Monte Carlo.
4.1.3 Máy gia tốc thẳng
*Máy gia tốc được coi là một nguồn phóng xạ nhân tạo đặc biệt phát ra đủ các loại hạt có cường độ và năng lượng mong muốn. Với ứng dụng trong xạ trị ung thư, máy gia tốc thẳng (LINAC) của hãng Siemens có thể tạo ra các chùm bức xạ photon và electron
với năng lượng thích hợp cho việc điều trị các trường hợp ung thư khác nhau. Với mỗi loại bức xạ, máy phát có nhiều mức năng lượng khác nhau do đó có thể sử dụng rất linh hoạt và hiệu quả cho mọi loại bệnh ung thư khác nhau.
Hình 4.1: Máy gia tốc thẳng Primus HPD của hãng Siemens
Các mức năng lượng của máy gia tốc thẳngPrimus (đang được sử dụng tại các bệnh viện trung ương như bệnh viện K, Bạch Mai, Chợ Rẫy…)
Hai mức năng lượng photon 6 MV và 15 MV:
- 6MV: điều trị não, đầu, cổ, ngực, phổi, bệnh bạch huyết, thấp chóp xương chậu và các bệnh trẻ em.
- 15MV: điều trị não, phổi, bệnh bạch huyết, tuyến tụy, thấp chóp xương chậu và thấp khung chậu.
Sáu mức năng lượng Electron 5MeV, 7 MeV, 8 MeV, 10 MeV, 12 MeV, 14 MeV điều trị hiệu quả khối u ởsát bề mặt như ung thư da và ung thư vú.
*Máy gia tốc có những tính năng ưu việt sau:
- Đầu máy có thể chuyền động quanh giường bệnh nhân, giúp dễ dàng tạo ra các góc chiếu khác nhau.
- Đầu máy có gắn ống chuẩn trực (collimator) giúp định hướng tốt chùm bức xạ.
- Collimator cũng có thể xoay quanh trục, giúp trường chiếu bao sát khối u hơn, nhờ việc chọn hướng tối ưu.
- Có hai cặp ngàm chuyển động độc lập, hoặc đối xứng giúp dễ dàng trong việc tạo ra các trường chiếu có độ mở khác nhau tùy vào yêu cầu.
- Nhờ cặp ngàm này mà có thể tiến hành xạ trị theo một kĩ thuật mới - Kĩ thuật xạ trị tiên tiến JO-IMRT (xạ trị điều biến cường độ) mà không cần ống chuẩn trực đa lá MLC
(Multi-leaf collimator)