lƣợng khác nhau
Khi buồng ion hóa của người sử dụng được định chuẩn bằng những electron có chất lượng khác nhau, phòng thí nghiệm chuẩn sẽ đưa ra một hệ số chuẩn liều hấp thụ duy nhất NDWQ
0 và tập hợp những hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia
0 Q,Q k . Cách tính giá trị ND,W,Q 0và tập hợp giá trị 0 Q,Q
k như sau: Khi chuẩn buồng ion hóa bằng những chùm electron có chất lượng Q khác nhau thì ta thu được một tập hợp hệ số chuẩn liều hấp thụ ND,W,Q. Từ tập hợp những giá trị này, ta chọn ra một hệ chuẩn liều ND,W,Q làm hệ số chuẩn liều chuẩn ND,W,Q
0. Lần lượt lấy tỷ số những giá trị ND,W,Qvới giá trị ND,W,Q
0vừa chọn ra ta sẽ thu được một tập hợp những hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia electron kQ,Q ND , W ,Q ND , W ,Q
0
0 . Sau này, nếu người sử dụng dùng chùm tia electron có chất lượng Q nào đó thì nội suy từ những giá trị trên để thu được
0
Q,Q
k tương ứng.
3.3.4. Đo liều hấp thụ trong nƣớc dƣới điều kiện chuẩn 3.3.4.1. Điều kiện chuẩn cho việc đo liều hấp thụ
Điều kiện chuẩn dùng để xác định liều hấp thụ trong nước cho chùm tia electron được cho trong bảng 3.12.
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
Bảng 3.12. Điều kiên chuẩn cho việc xác định liều hấp thụ trong nước cho chùm tia electron năng lượng cao [7].
Đại lƣợng ảnh hƣởng Điều kiện chuẩn
Vật liệu Phantom - Nước khi R g / cm
2 50 4
- Nước hay plastic khi R g / cm2 50 4
Loại buồng ion hóa - Phẳng hay hình trụ khi R g / cm
2 50 4 - Phẳng R g / cm2 50 4 Độ sâu zref , R , g / cm2 50 0 6 0 1
Điểm quy chiếu của buồng ion hóa
- Phẳng: nằm tại tâm ở bề mặt trong của cửa sổ - Hình trụ: nằm trên trục trung tâm chùm tia tại tâm
của thể tích hốc khí Vị trí điểm quy chiếu của
buồng ion hóa
- Phẳng: ở độ sâu zref
- Hình trụ, sâu hơn độ sâu chuẩn zref một khoảng 0,5rcyl
SSD 100 cm
Kích thước trường chiếu
tại bề mặt phantom 10 10 cm2
hoặc lớn hơn Độ sâu chuẩn zref được xác định như sau [7]:
ref
z , R , g / cm2 50
0 6 0 1 (R50 có đơn vị g/cm2) (3.19)
Đối với chất lượng chùm tia R g / cm2E MeV
50 4 0 10 thì độ sâu chuẩn zref gần bằng độ sâu có liều hấp thụ cực đại zmax trong nước. Đối với chất lượng chùm tia R50 lớn hơn thì độ sâu chuẩn nằm sâu hơn độ sâu zmax trong nước. Việc lựa chọn độ sâu chuẩn như trên giúp chúng ta giảm được sự biến thiên của hệ số định chuẩn buồng ion hóa đối với các máy gia tốc xạ tri khác nhau.
Khi ta đo liều hấp thụ ở độ sâu chuẩn zref vượt quá độ sâu zmax trong nước cho chùm tia electron năng lượng cao bằng buồng ion hóa hình trụ thì sai số sinh ra bởi ảnh hưởng nhiễu loạn hốc khí của buồng ion hóa hình trụ sẽ lớn hơn. Sai số này có thể lên tới 0,3% đối với chùm tia chất lượng có R50 = 5 g/cm2E0 12MeV[7].
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
3.3.4.2. Xác định liều hấp thụ dƣới điều kiện chuẩn
Khi những điều kiện chuẩn của các các đại lượng trên được đảm bảo, cùng với việc hiệu chỉnh tất cả những thông số ảnh hưởng lên buồng ion hóa, và đã có hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia, thì liều hấp thụ trong nước ở độ sâu chuẩn zref dùng chùm tia chất lượng Q sẽ được xác định như sau [7]:
w ,Q Q D,W,Q Q,Q
D M N 0k 0 (3.20)
Trong đó:
- MQ: chỉ số điện tích ghi nhận bởi electrometer (nC hoặc rdg), chỉ số này đã được hiệu chỉnh cho những đại lượng ảnh hưởng buồng ion hóa và electrometer như áp suất, nhiệt độ; chuẩn electrometer; hiệu ứng phân cực; sự tái hợp ion.
- ND,W,Q0: hệ số định chuẩn liều hấp thụ của buồng ion hóa (nhận được từ phòng
thí nghiệm định chuẩn), có đơn vị Gy/nC hoặc Gy/rdg.
- kQ,Q0: hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia (hiệu chỉnh sự khác biệt giữa chất lượng chùm tia chuẩn Q0 và chất lượng chùm tia người sử dụng Q)
- Dw,Q: Gy.
3.3.4.3. Xác định liều hấp thụ ở độ sâu zmax trong nƣớc
Trong xạ trị, người sử dụng bao giờ cũng cần biết giá trị liều hấp thụ lớn nhất ở độ sâu nào đó trong cơ thể người bệnh. Do đó, việc đo liều hấp thụ trong nước cũng đòi hỏi phải xác định liều hấp thụ cực đại ở độ sâu zmax.
Để xác định liều hấp thụ ở những độ sâu mong muốn trong nước bằng một chùm tia electron cho trước, người sử dụng cần có một bảng dữ liệu PDD cho bởi phép đo tương đối bố trí SSD. Từ bảng dữ liệu này, với độ sâu chuẩn zref, ta sẽ thu được PDD(zref) tương ứng. Cũng áp dụng biểu thức (2.10), ta xác định được liều hấp thụ cực đại ở độ sâu zmax trong nước :
Bố trí SSD: w ,Q ref w ,Q max ref D z D (z ) PDD(z ) 100 (3.21)
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
3.3.5. Sai số của liều hấp thụ trong nƣớc dƣới điều kiện chuẩn
Việc ước lượng sai số tương đối của liều hấp thụ trong nước Dw,Q được trình bày trong hai bảng 3.13 và bảng 3.14 bên dưới:
Bảng 3.13. Sai số tương đối của liều hấp thụ Dw,Q ở độ sâu chuẩn zref trong nước cho chùm tia electron, dựa vào việc định chuẩn buồng ion hóa bằng nguồn bức xạ Co60 [7].
Đại lƣợng vật lý
Loại buồng ion hóa Sai số tƣơng đối (%) Khoảng chất lƣợng chùm tia Hình trụ 2 50 R 4g/ cm Phẳng 2 50 R 1g/ cm Bƣớc 1: Phòng thí nghiệm chuẩn
Định chuẩn ND,w của chuẩn thứ cấp (SSDL) theo phòng thí nghiệm chuẩn sơ cấp PSDL
0,5 0,5
Đô ổn định của chuẩn thứ cấp. 0,1 0,1
Định chuẩn ND,w của buồng ion hóa người sử dụng theo phòng chuẩn thứ cấp.
0,4 0,4
Sai số kết hợp của bƣớc 1a
0,6 0,6
Bƣớc 2: Chùm tia electron của ngƣời sử dụng
Độ ổn định của buồng ion hóa người sử dụng 0,3 0,4
Bố trí phép đo của điều kiện chuẩn 0,4 0,6
Chỉ số MQ liên quan đến thiết bị xem ngoài (electrometer)
0,6 0,6
Hiệu chỉnh cho các đại luợng ảnh hưởng 0,4 0,5
Hiệu chỉnh chất lượng chùm tia kQ (được tính toán)
1,2 1,7
Sai số kết hợp của bƣớc 2 1,4 2,0
Sai số kết hợp của Dw,Q ( Bƣớc 1+2) 1,5 2,1
aNếu buồng ion hóa ngƣời sử dụng đƣợc định chuẩn ở phòng thí nghiệm sơ cấp PSDL thì sai số tƣơng đối ở bƣớc 1 sẽ nhỏ hơn.
CHƢƠNG 3 CHUẨN LIỀU HẤP THỤ TRONG NƢỚC
Bảng 3.14. Sai số tương đối của liều hấp thụ Dw,Q ở độ sâu chuẩn trong nước và cho chùm tia electron, dựa vào định chuẩn buồng ion hóa cho chùm tia electron năng lượng cao với R50 10 g/cm2(E0 23 MeV)[7].
Đại lƣợng vật lý
Loại buồng ion hóa Sai số tƣơng đối (%) Khoảng chất lƣợng chùm tia Hình trụ 2 50 R 4g/ cm Phẳng 2 50 R 1g/ cm Bƣớc 1: Phòng thí nghiệm chuẩn
Định chuẩn ND,w của chuẩn thứ cấp (SSDL) theo phòng thí nghiệm chuẩn sơ cấp PSDL
0,7 0,7
Sai số kết hợp của bƣớc 1a
0,7 0,7
Bƣớc 2: Chùm tia electron của ngƣời sử dụng
Độ ổn định của buồng ion hóa người sử dụng 0,3 0,4
Bố trí phép đo của điều kiện chuẩn 0,4 0,6
Chỉ số MQ liên quan đến thiết bị xem ngoài (electrometer)
0,6 0,6
Hiệu chỉnh cho các đại luợng ảnh hưởng 0,4 0,5
Hiệu chỉnh chất lượng chùm tia kQ (được tính toán)
0,9 0,6
Sai số kết hợp của bƣớc 2 1,3 1,2
Sai số kết hợp của Dw,Q ( Bƣớc 1+2) 1,4 1,4
Nếu hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia kQ,Q0được đo thay vì tính toán thì sai số kết hợp cho liều hấp thụ trong nước sẽ giảm đi. Chẳng hạn, nếu giá trị kQ
(buồng ion hóa định chuẩn bằng Co60) được đo bằng buồng ion hóa phẳng với sai số tương đối khoảng 0,8% thì sai số tương đối tồng cộng của liều hấp thụ trong nước sẽ giảm từ 2,1% còn 1,5%.
CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN
CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN
Sau khi tìm hiểu và trình bày nội dụng của bài khóa luận trên thì chúng tôi có một số nhận xét sau :
Công việc chuẩn liều hấp thụ cho chùm photon và electron năng lượng cao, phát ra từ máy gia tốc thẳng là một công việc quan trọng, nhằm bảo đảm cung cấp cho khối u một liều chính xác như giá trị chỉ định. Công việc này thường được thực hiện với buồng ion hóa do các ưu điểm của nó là thực hiện phép đo đơn giản, kết quả có độ chính xác cao và ổn định ( xem kết quả tính toán ở Phụ Lục).
Công việc chuẩn liều hấp thụ cho chùm photon và electron năng lượng cao, phát ra từ máy gia tốc thẳng dùng buồng ion hóa là một thủ tục bao gồm nhiều giai đoạn để tiến tới xác định chính xác giá trị liều hấp thụ trong phantom nước theo các điều kiện chuẩn, cùng với một loạt các phép hiệu chỉnh do ảnh hưởng đến kết quả chuẩn liều từ yếu tố môi trường và buồng ion hóa, máy gia tốc. Do đó, để bảo đảm việc chuẩn liều được thực hiện chính xác, kỹ sư Vật Lý cần nắm vững thủ tục chuẩn liều hay nói cách khác cần nắm vững cơ sở của phép đo liều và lý thuyết đo liều dùng buồng ion hóa.
Khoá luận nhằm mục đích giới thiệu một thủ tục chuẩn liều thực tế, được phát triển bởi IAEA, nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế của các kỹ sư Vật Lý Xạ Trị. Để người đọc nắm vững những thuật ngữ và khái niệm dùng trong thủ tục chuẩn liều của IAEA, khoá luận dành 2 chương cho việc trình bày cơ sở của phép đo liều, có liên hệ trực tiếp với quy trình đo liều. Khoá luận cũng trình bày chi tiết quy trình đo liều và những kết quả đo đạc thực tế được thực hiện ở khoa Ung Bướu bệnh viện Chợ Rẫy, TPHCM, Việt Nam (xem phụ luc).
Nội dung của khoá luận đáp ứng được nhu cầu thực tiễn ở Việt Nam, tuy nhiên chưa đi sâu vào những kiến thức chuyên sâu liên quan đến lý thuyết đo liều do trình độ kiến thức của tác giả còn hạn chế và thời gian tìm hiểu có giới hạn. Do vậy, chúng tôi nghĩ, để nâng cao kiến thức chuyên sâu liên quan đến lý thuyết đo liều bằng buồng ion hóa và nắm vững kỹ thuật đo liều bức xạ trong xạ trị cần phải tiếp tục tìm hiểu sâu hơn về lý thuyết cũng như về thực nghiệm việc đo liều. Ngoài
CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN
ra có thể khảo sát và kết quả đo liều thực nghiệm với kết quả thu được bằng phương pháp mô phỏng Monte Carlo.
Kiến nghị và hướng nghiên cứu tiếp theo để củng cố và hoàn thiện nội dung khóa luận:
Tiếp tục tìm hiểu và hoàn thiện cơ sở lý thuyết của phép đo liều bằng buồng ion hóa.
Thực hiện các phép đo và chuẩn liều hấp thụ trong thực tế để hiểu rõ hơn cơ sở lý thuyết và các giai đoạn của thủ tục chuẩn liều (nếu có điều kiện).
Tìm hiểu và khảo sát sự phân bố của liều hâp thụ trong phantom nước bằng phương pháp mô phỏng Monte Carlo (Code EGSRZnrc), so sánh với kết quả mô phỏng với kết quả thực nghiệm (nếu có điều kiện).
So sánh code chuẩn liều hấp thụ của IAEA với code chuẩn liều hấp thụ của AAPM và một số quốc gia khác ở Châu Âu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Đặng Quang Huy (2006), Một quy trình chuẩn liều cho chùm photon và electron từ máy gia tốc dùng trong xạ trị, Bộ môn Vật Lý Hạt Nhân, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, TPHCM.
[2] Nguyễn Đông Sơn (2000), “Bài giảng về ứng dụng Nông, Y, Sinh của Vật Lý Hạt Nhân”, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, TPHCM.
Tiếng Anh
[3] IAEA (1992), Review of data and methods recommended in the international code of practice IAEA Techical Reports Series No. 277, Absorbed Dose Determination in Photon and Electron Beams, IAEA, Vienna, Australia.
[4] IAEA (1997), TRS 227: Absorbed Dose Determination in Photon and Electron Beams, IAEA, Vienna, Australia.
[5] IAEA (1997), TRS 381: The Use of Plane Parallel Ionization Chamber in High Energy Electron and Photon Beams, IAEA, Vienna, Australia
[6] IAEA (2000), Review of data and methods recommended in the international code of practice for dosimetry IAEA Techical Reports Series No 381, The Use of Plane Parallel Ionization Chamber in High Energy Electron and Photon Beams, IAEA, Vienna, Australia.
[7] IAEA, WHO, PAHO, ESTRO (2000), Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy, IAEA, Vienna, Australia.
[8] John H.E, Cunningham J.R (1983), The Physics of Radiology, Charles C Thomas, Illinois, USA.
[9] Khan F.M (1994), The Physics of Radiation Therapy, Williams & Wilkins, Maryland, USA.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[11] Pedro Andreo, Msaiful Huq, Mathias Westermark, Haijun Song, Aris Tilikidis, Larry DeWerd, Ken Shortt (2002), Protocol for the dosimetry of high energy photon and electron beams: a comparision of the IAEA TPR-398 and previous international Code of Practice, IOP, UK.
[12] PTW (2008), Radiation Medicine Product from PTW, PTW FREIBURG, Germany
[13] Roger, Kawrakow, Seuntjens, Walters, Maeingra-Hing (2003), NRC User Code for EGSnrc , NRC Canada, Canada.
[14] Podgorsak E.B (2005), Radiation Oncology Physics: A handbook for Teachers and Students, IAEA, Vienna, Australia.
[15] Podogorsak E.B (2006), Radiation Physics for Medical Physicists, Springer, Germany.
[16] Smith F.A (2000) A Primer In Applied Radiation Physics, World Scientific, Singapore.
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1 Bảng tính worksheet
A.1. Bảng tính Worksheet cho chùm photon năng lƣợng cao
Xác định liều hấp thụ trong nƣớc khi chiếu chùm photon năng lƣợng cao
Người sử dụng: Ngày thưc hiện:
1. Thiết bị điều trị bức xạ và điều kiện qui chiếu dùng để xác định DW,Q
Máy gia tốc: Thế gia tốc danh định:
Suất liều danh định: MU/min Chất lượng chùm tia, Q(TPR20,10):
Phantom chuẩn: Nước Thiết lập: SSD SAD Kích thước trường chuẩn: 10 x 10 cm x cm Khoảng cách chuẩn (cm)
Độ sâu chuẩn zref: g/cm2
2. Buồng ion hóa và electrometer
Loại buồng ion hóa : Số serial:
Thành buồng ion: Vật liệu: Bề dày: g/cm2
Vỏ chống thấm: Vật liệu: Bề dày: g/cm2
Cửa sổ phantom: Vật liệu: Bề dày: g/cm2
Hệ số định buồng ion hóa trong nƣớca :
0 D,w,Q
N = Gy/nC Gy/rdg Chất lượng định chuẩn Qo Co-60 photon Độ sâu định chuẩn: g/cm2 Nếu Qo là chùm photon, TPR20,10:
Điều kiện qui chiếu khi định chuẩn: Po: kPa To o
C Độ ẩm thực: %
Thế phân cực: V1 V Phân cực định chuẩn: + ve - ve hiệu chỉnh cho ảnh hưởng phân cực
Phân cực người sử dụng: + ve - ve Phòng thí nghiệm định chuẩn: Ngày:
Loại electrometer: Số serial:
Buồng ion hóa định chuẩn độc lập Đúng Sai Khoảng thiết lập: Nếu Đúng, phòng thí nghiệm định chuẩn: Ngày:
3. Giá trị liều kế b
và hiệu chỉnh cho đại lƣợng ảnh hƣởng:
Chỉ số của electrometer chưa hiệu chỉnh tại V1 và phân cực của người sử dụng: nC rdg Đơn vị giám sát tương ứng: MU
Tỷ số giá trị đọc của electrometer và đơn vị giám sát M1 = nC/MU rdg/MU
PHỤ LỤC
i) Áp suất P: kPa Nhiệt độ T: oC Độ ẩm tương đối : %
o TP o P ( , T) k ( , T ) P 273 2 273 2
ii) Hệ số hiệu chỉnh electrometer c
: kelec:: nC/rdg không đơn vị kelec= iii) Hiệu chỉnh phân cực d
: rdg tại +V1: M+= rdg tại –V1: M-= pol M M k M 2
iv) Hiệu chỉnh tái hợp (phương pháp hai điện thế):
Thế phân cực: V1(thông thường)= V V2= V
Giá trị đo được tại mỗi thế: M1= M2= Tỷ số điện thế V1/V2= Tỉ số giá trị đọc được M1/M2=
Dùng bảng 3.2 cho loại chùm tia: xung xung quét
ao= a1= a2= s o M M k a a a M M 1 1 1 2 2 2 Giá trị của liều kế đọc sau khi hiệu chỉnh tại V1:
MQ=M.kTP.kelec.kpol.ks= nC/MU rdg /MU
4. Giá trị liều hấp thụ trong nƣớc tại chiều sâu chuẩn zref:
Hệ số hiệu chỉnh chất lưọng chùm tia cho người sử dụng kQ,Qo= lấy từ bảng 3.7 Đặc trưng khác:
DW,Q(ref)=MQ.ND,W,Qo.kQ,Qo= Gy/MU
5. Liều hấp thụ tại chiều sâu có liều cực đại zmax
Độ sâu có liều cực đại: zmax= g/cm2 (i)Bố trí SSD
Liều % ở độ sâu chuẩn zref (g/cm2) cho kích thước trường 10 10 cm2: PDD = %
Liều hấp thụ tại zmax tương ứng với 1MU:
Dw,Q(z max)=100.DW,Q(zref)/PDD(zref)= Gy/MU
(ii)Bố trí SAD