Năng lượng chùm tia được lựa chọn dựa vào độ sâu của CTV và các mô lành xung quanh sau khi đã xác định các trường chiếu. Hình 3.10 biểu diễn sự phân bố liều theo độ sâu khi chiếu bằng các chùm tia photon với các mức năng lượng khác nhau. Ta thấy liều hấp thụ có giá trị cực đại ở một độ sâu nhất định nào đó và giảm dần theo độ sâu và độ sâu này càng lớn khi năng lượng của chùm tia càng cao. Vùng ngực là vùng có thể tích lớn nhất trong cơ thể, các khối u thường phân bố sâu bên trong đặc biệt ở khu vực trung thất nên ta sử dụng các photon có năng lượng cao (6 MV và 15 MV) để điều trị. Giá trị độ sâu liều cực đại đối với hai mức năng lượng photon 6 MV và 15 MV lần lượt là 1,5 cm và 2,5 cm. Tùy thuộc vào độ sâu của khối u ta chọn mức năng lượng phù hợp (6 MV hoặc 15 MV), kết hợp với việc chiếu nhiều trường chiếu và thay đổi tỷ lệ cung cấp liều (trọng số) cho mỗi trường chiếu sao cho đường đồng liều kết hợp đạt tối thiểu 95% bao quanh khối u. Các chùm tia với mức năng lượng khác nhau sẽ tạo nên các đường cong đồng liều khác nhau không chỉ khác về phần trăm liều phân bố mà còn khác nhau về hình dạng (Hình 3.9).
Hình 3.8. Phần trăm liều theo độ sâu của các mức năng lượng khác nhau theo độ sâu,
27
Hình 3.9. Phân bố đồng liều với hai mức năng lượng photon khác nhau. 3.1.3.2. Lọc nêm(wedge)
Lọc nêm (wedge) là dụng cụ hình nêm làm bằng vật liệu nặng (thường là chì hoặc wolfram) khi được chèn vào khay của đầu máy sẽ làm biến dạng các đường đồng liều của chùm tia. Phần dày của lọc nêm làm suy giảm chùm tia nhiều hơn so với phần mỏng, làm cho các đường đồng liều nghiêng đi so với trục của chùm tia về phía phần mỏng của nêm. Mỗi nêm được đặc trưng bởi độ nghiêng của các đường đồng liều do nó gây ra, được xác đinh bằng góc của đường tiếp tuyến với đường đồng liều 50% với đường vuông góc với trục chùm tia. Các góc nêm thông thường là 150, 300, 450 và 600.
Hình 3.10. Các nêm thực tế.
28
Hình 3.11. Sự thay đổi của đường đồng liều do ảnh hưởng của hai nêm 300 trường hợp batrường chiếu:không có nêm (a) và có nêm (b).
Hình 3.12. Vị trí lắp khối chì và nêm trên gantry máy. 3.1.3.3. Trọng số trường chiếu (Weight)
Để điều chỉnh đường đồng liều sao cho phù hợp với CTV, ta có thể thay đổi trọng số trường chiếu (weight). Trọng số trường chiếu được định nghĩa là tỷ số giữa liều cung cấp thực sự của mỗi trường được tính tại điểm chuẩn hóa của chùm tia (đối với kỹ thuật SAD, điểm này chính là điểm đồng tâm). Giả sử ta sử dụng hai trường chiếu đối song với tỉ lệ trọng số là 100:50, nếu liều chỉ định tại điểm đồng tâm là 300 cGy thì trường thứ nhất sẽ cung cấp 200 cGy và trường thứ hai cung cấp 100 cGy, do đó các đường đồng liều kết hợp tạo ra bởi hai trường chiếu sẽ bị thay đổi và liều cao sẽ tập
29
trung nhiều hơn tại trường ưu tiên. Trọng số trường chiếu còn được sử dụng để hạn chế liều cho tủy sống bằng cách giảm trọng số cho các trường chiếu qua tủy (thường là trường chiếu trước và sau) hoặc hạn chế liều chiếu vào phổi bằng cách giảm trọng số cho các trường chiếu xuyên qua phổi (thường là các trường chiếu bên).
3.1.4. Các trường hợp thiết kế trường chiếu thường gặp 3.1.4.1. Hai trường chiếu 3.1.4.1. Hai trường chiếu
Đối với bệnh nhân có tiên lượng xấu, có khối u lớn với thể tích khối u chiếm phần lớn phổi, bệnh nhân thường được chỉ định điều trị giảm đau với liều thích hợp 40 Gy /16 frs, hoặc 30 Gy /10 frs. Kế hoạch xạ trị tối ưu nhất trong trường hợp này là sử dụng trường chiếu trước và trường chiếu sau, do đó phần thể tích phổi nằm trong vùng chiếu xạ của hai trường chiếu là ít nhất. Một cơ quan nhạy cảm khác nằm trong vùng chiếu xạ này cũng được lưu ý là tủy sống, tuy nhiên tủy có giới hạn liều tối đa là 45 Gy trong khi đó liều tối đa của chỉ định này là 40 Gy do đó tủy nhận liều cao nhất vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
Hình 3.13. Trường hợp sử dụng hai trường chiếu trước và sau. 3.1.1.2. Ba trường chiếu
Đối với bệnh nhân có khối u nhỏvà có chỉ định xạ trị dứt điểm với liều cao 50 Gy /25 frs hoặc 60 Gy /30 frs, kế hoạch xạ trị với ba trường chiếu (hoặc bốn trường chiếu)
30
được xem là tối ưu nhất nhằm giữ cho tủy sống không chịu liều quá giới hạn.Trong đó, hai trường chiếu trước và sau (gantry 00 và gantry 1800) luôn được chọn lựa với mục đích bảo vệ phần phổi còn lại. Trường chiếu thứ ba được chọn nhằm giảm liều cho tủy,
thông thường ta sử dụng trường chiếu ngang kết hợp dùng chì che chắn tủy sao cho tủy chỉ nhận liều từ hai trường chiếu trước – sau không vượt quá giới hạn liều (45 Gy). Việc chọn lựa góc chiếu của trường chiếu ngang phụ thuộc vào vị trí khối u. Nếu khối u lệch sang phổi trái, trường chiếu ngang có góc chiếu là 900; ngược lại nếu khối u lệch sang phải phổi, góc chiếu nên chọn là 2700. Trường chiếu này luôn xuyên qua toàn bộ phổi nhưng do sự suy giảm cường độ chùm tia qua mô cơ thể, phần phổi lành còn lại nằm sau khối u theo hướng chùm tia sẽ nhận liều ít hơn so với khối u.
Hình 3.14. Trường hợp sử dụng ba trường chiếu bao gồm hai trường chiếu trước –
sau và trường chiếu ngang (gantry 900).
Trong trường hợp thiết kế ba trường chiếu, đường đồng liều phân bố lệch về phía có trường chiếu ngang, vì thế cần sử dụng thêm lọc nêm bằng cách đặt nêm với phần mỏng hướng về phía thiếu liều. Chùm tia đi qua phần dày của nêm sẽ bị suy giảm nhiều hơn so với phần mỏng, đồng nghĩa với việc vùng mô phía dưới phần nêm mỏng nhận liều nhiều hơn, do đó nêm làm thay đổi các đường đồng liều và góp phần hiệu chỉnh đường đồng liều sao cho đường đồng liều bao quanh khối u tốt hơn.
31
3.2. Xác định thời gian xạ trị và đánh giá phân bố liều 3.2.1. Xác định thời gian xạ trị 3.2.1. Xác định thời gian xạ trị
Như vậy, với tổng liều chỉ định ban đầu của bác sĩ, phần mềm lập kế hoạch sẽ dựa trên thuật toán thích hợp để tính toán các thông số vật lý và xác định được thời gian xạ trị cụ thể (số đơn vị MU) trong một phân liều cho mỗi trường chiếu được thiết kế bởi kỹ sư vật lý. Các kỹ thuật viên tại phòng máy gia tốc sẽ dựa vào kế hoạch đã được thực hiện và tiến hành xạ trị cho bệnh nhân theo đúng số trường chiếu, góc chiếu, năng lượng chùm tia,… và số đơn vị MU này.
3.2.2. Đánh giá phân bố liều
Liều điều trị cho bệnh nhân được chuẩn hóa tại đường đồng liều 100%. Thông thường đối với kỹ thuật SAD, điểm đồng tâm được chọn là điểm chuẩn hóa liều tuy nhiên trong quá trình lập kế hoạch, ta có thể chọn điểm chuẩn hóa liều này tại vị trí thích hợp (điểm tính toán liều) nhằm điều chỉnh phân bố đường đồng liều sao cho đáp ứng điều kiện đường đồng liều95% bao quanh CTV và đường đồng liều cực đại không vượt quá 107%.
Ngoài việc sử dụng các lát cắt CT (transverse plane) để đánh giá phân bố các đường đồng liều, ta có thể sử dụng mặt phẳng đứng ngang (coronal plane), mặt phẳng đứng dọc (sagittal plane) cũng như mô hình ba chiều các thể tích bia và các thể tích cơ quan cần bảo vệ để đánh giá đầy đủ hơn sự phân bố liều trên toàn bộ cơ thể bệnh nhân. Bên cạnh đó, giản đồ liều khối (Dose volume histogram - DVH) tuy không cung cấp thông tin về vị trí phân bố liều nhưng được xem là công cụ hữu ích để đánh giá các thể tích nhận dưới liều hoặc quá giới hạn liều quy định. DVH là đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa thể tích cần quan tâm (CTV, phổi hoặc tủy sống…) và liều bức xạ nhận được sau khi thiết kế trường chiếu và cung cấp liều chỉ định, được dùng để đảm bảo CTV đã nhận đủ liều đồng đều và liều mà các cơ quan nhạy cảm nằm trong giới hạn cho phép. Ngoài ra, DVH còn được dùng để so sánh các kế hoạch xạ trị khác nhau nhằm chọn lựa kế hoạch tối ưu nhất.
32
Bên cạnh DVH, các thống kê liều sau thường được dùng để cung cấp thông tin định lượng liều nhận được:
- Liều cực tiểu nhận được của một thể tích cần quan tâm. - Liều cực đại nhận được của một thể tích cần quan tâm. - Liều trung bình nhận được của một thể tích cần quan tâm.
- Liều thấp nhất mà 100%, 90%, 80% thể tích nhận được (D100, D90, D80). - Phần trăm thể tích nhận được quá 150%, 100%, 50% liều chỉ định (V150, V100, V50).
Bằng việc kết hợp các công cụ trên, kỹ sư vật lý sẽ đánh giá được kế hoạch đưa ra có hiệu quả hay không. Nếu kế hoạch không đáp ứng các yêu cầu trên, kỹ sư vật lý phải thay đổi kế hoạch bằng cách thay đổi các thông số như góc nêm hoặc trọng số trường chiếu... để đạt kết quả tốt hơn.
33
CHƯƠNG 4
MỘT SỐ CA MINH HỌA
Trên đây khóa luận đã tập trung trình bày về kỹ thuật thiết kế trường chiếu trong lập kế hoạch xạ trị ung thư phổi bao gồm phương pháp chọn lựa trường chiếu để hạn chế liều cho hai cơ quan quan trọng trong vùng ngực là phổi và tủy sống; đồng thời đánh giá phân bố đường đồng liều bằng giản đồ DVH và các thống kê liều. Để hiểu cụ thể hơn, dưới đây tác giả minh họa hai ca ung thư phổi được thực hiện tại phòng lập kế hoạch đồng thời xem xét đánh giá kết quả phân bố liều cho mỗi ca, qua đó xác định xem kế hoạch xạ trị đưa ra có đạt yêu cầu hay không.
4.1. Ca thứ nhất
Bác sĩ chỉ định xạ trị giảm đau với liều xạ 39 Gy vào CTV, điều trị với 13 phân liều, thể tích CTV là 964,7 cm3, thể tích phổi là 2307,2 cm3.
Quan sát trên Hình 4.1 và các thể tích trên ta có thể thấy rõ CTV chiếm phần lớn thể tích phổi trái bệnh nhân. Đối với trường hợp này, ta sử dụng trường chiếu trước (gantry 00) và trường chiếu sau (gantry 1800) với các thông số cho mỗi phân liều sau đây:
Bảng 4.1. Các thông số của hai trường chiếu sử dụng cho ca thứ nhất Kích thước trường chiếu (cm2) Trọng số trường chiếu SSD (cm) Năng lượng (MV) Trường chiếu trước
(gantry 00) 17,5 × 21,7 100 93,9 6
Trường chiếu sau
34
Hình 4.1. Dữ liệu hình ảnh bệnh nhân ca thứ nhất trước khi thiết kế trường chiếu: lát
cắt CT (a), mô hình 3D (b), mặt phẳng đứng dọc (c) và mặt phẳng đứng ngang (d). Ta dùng chì để che chắn vùng phổi còn lại cho bệnh nhân đối với cả hai trường chiếu, khoảng cách giữa biên chì và CTV là 0,7 cm. Mặc dù tủy nhận lượng liều không cần thiết nhưng tủy có giới hạn liều tối đa là 45 Gy, trong khi đó liều chỉ định là 39 Gy, vì thế tủy nhận liều cao nhất vẫn nằm trong giới hạn cho phép (Hình 4.2).
Sau khi thiết kế hai trường chiếu như trên, ta được kết quả phân bố đường đồng liều được biểu diễn trênHình 4.3. Đường đồng liều 95% đã tương đối bao quanh CTV đồng thời liều cực đại đạt 106,6%. Số đơn vị MU yêu cầu cho trường chiếu trước và trước chiếu sau tương ứng là 144,7 MU và 153,8 MU.
35
Hình 4.2. Che chắn chì trường chiếu trước (a) và trường chiếu sau (b) cho ca thứ nhất.
Hình 4.3. Kết quả phân bố liều đối với ca thứ nhất: lát cắt CT (a), mô hình 3D vùng nhận 95% liều(b), mặt phẳng đứng dọc (c) và mặt phẳng đứng ngang (d).
36
Kết quả đánh giá trên giản đồ DVH cho pha 1:
Hình 4.4. Giản đồ DVH đối với ca thứ nhất.
Kết quả thống kê liều cho pha 1:
Bảng 4.2. Thống kê liều nhận được cho CTV và các cơ quan nhạy cảm đối với ca thứ nhất
Vùng quan
tâm CTV Tủy Phổi trái Phổi phải Phổi
Thể tích (cm3) 964,7 38,1 689,6 1618,2 2307,2 Liều cực tiểu (cGy) 3419,3 (87,7%) 0,0 (0,0%) 28,2 (0,7%) 0,0 (0,0%) 0,0 (0,0%) Liều cực đại (cGy) 4159,2 (106,6%) 4127,1 (105,8%) 4051,6 (103,9%) 4080,7 (104,6%) 4080,7 (104,6%) Liều trung bình (cGy) 3840,1 (98,5%) 2708,0 (69,4%) 2806,7 (71,9%) 882,6 (22,6%) 1456,9 (37,4%) Kết quả đánh giá liều trên giản đồ DVH và bảng thống kê liều trên cho thấy liều trung bình mà CTV nhận được là 98,5% so với liều chỉ định của bác sĩ. Bên cạnh đó,
37
liều cực đại mà tủy nhận được là 41,271 Gy nằm dưới giới hạn liều cho phép. Dựa trên DVH, tổng thể tích hai phổi nhận được liều hơn 20 Gy là 36,6%. Do thể tích CTV chiếm phần lớn phổi bên, mục tiêu xạ trị đưa ra nhằm giảm đau cho bệnh nhân nên có thể chấp nhận liều nhận của phổi còn lại của bệnh nhân vượt quá 6,6%. Như vậy, kế hoạch xạ trị đạt yêu cầu và có thể tiến hành điều trị cho bệnh nhân theo kế hoạch trên.
4.2. Ca thứ hai
Đối với bệnh nhân ca thứ hai, thể tích bia được xác định bao gồm GTV là khối u nguyên phát, CTV là vùng xâm lấn của khối u sang hạch trung thất. Thể tích CTV (hạch trung thất) là 579,4 cm3, thể tích GTV là 106,0 cm3 và thể tích phổi là 2965,5 cm3. Đối với bệnh nhân này, bác sĩ chỉ định xạ 40 Gy vào hạch trung thất (CTV) và 50 Gy vào GTV, thực hiện với 2 Gy mỗi phân liều. Kế hoạch xạ trị được chia làm hai pha như sau:
Pha 1: xạ trị cả hạch trung thất (CTV) và GTV với liều 40 Gy/ 20 frs. Pha 2: thu trường chiếu xạ GTV thêm 10 Gy/ 5 frs.
Tổng liều chỉ định cho cả hai pha là 50 Gy nên ta cần thiết kế trường chiếu sao cho tủy sống không vượt quá giới hạn liều quy định (45 Gy). Trong trường hợp này, việc sử dụng ba trường chiếu bao gồm trường chiếu ngang là cần thiết nhằm giảm liều cho tủy sống. Ta xem xét từng pha điều trị như sau:
38
Hình 4.5. Dữ liệu hình ảnh bệnh nhân ca thứ hai trước khi thiết kế trường chiếu: lát
cắt CT (a), mô hình 3D (b), mặt phẳng đứng dọc (c) và mặt phẳng đứng ngang (d).
4.2.1. Pha 1
Đối với pha 1, ta thiết kế ba trường chiếu bao gồm trường chiếu trước (gantry 00), trường chiếu sau (gantry 1800) và trường chiếu ngang (gantry 2700) (nhằm giảm liều phân bố cho tủy) với các thông số sau cho mỗi trường chiếu ứng với mỗi phân liều:
39
Bảng 4.3. Các thông số của ba trường chiếu sử dụng cho pha 1 ca thứ hai Kích thước trường chiếu (cm2) Trọng số trường chiếu SSD (cm) Năng lượng (MV) Trường chiếu trước
(gantry 00) 14,4 × 13,2 100 93,5 15
Trường chiếu sau
(gantry 1800) 14,8 × 13,1 100 88,2 15
Trường chiếu ngang
(gantry 2700) 11,7 × 13,0 100 86,8 15
Ta dùng chì để che chắn các mô lành và các cơ quan như trên Hình 4.6. Đối với hai trường chiếu trước và trường chiếu sau ta dùng chì để che chắn hai phổi. Tủy sống cũng bị xạ một lượng liều không cần thiết trong hai trường chiếu này tuy nhiên liều nhận vẫn nằm dưới giới hạn liều quy định. Bên cạnh đó, bằng việc sử dụng trường chiếu ngang đồng thời che chắn tủy tuyệt đối cho trường chiếu này, liều mà tủy nhận sẽ được giảm đáng kể.
Hình 4.7 cho thấy phân bố các đường đồng liều sau khi thiết kế ba trường chiếu và che chắn như trên. Ta thấy các đường đồng liều có dạng đường dốc phân bố từ phải sang trái bệnh nhân, liều cực đại đạt 106,88%. Do đó, để đường đồng liều 95% bao quanh CTV ta sử dụng hai nêm 300 cho hai trường chiếu trước và sau, hướng nêm từ phải sang trái. Kết quả phân bố đồng liều trên các mặt phẳng CT sau khi sử dụng nêm và điều chỉnh vị trí tính toán liều (chuẩn hóa liều) được biểu diễn trên Hình 4.8 với điểm tính toán liều tại X1. Số MU cần thiết cho ba trường chiếu trước, trường chiếu sau và trường chiếu ngang tương ứng lần lượt là 106,1 MU, 124,1 MU và 65,9 MU.
40
Hình 4.6. Che chắn chì cho hai trường chiếu trước (gantry 00) (a), trường chiếu sau