Nguồn bức xạ được đưa vào cơ thể gần chỗ bị ung thư. Nĩ được bịt kín trong vịng kẹp nhỏ gọi là ống ghép phĩng xạ. Ống ghép phĩng xạ cĩ thể là những sợi dây
mỏng, ống nhựa, viên nang hay hạt. Ống phĩng xạ được đặt vài giờ hay vài ngày vào nơi thích hợp. Bức xạ phát ra từ bên trong giúp cho liều phĩng xạ cao hơn trong thời gian ngắn hơn so với điều trị bằng chùm tia ngồi.
Bảng 2.2: Các nguồn phĩng xạ thường dùng cho xạ trị trong.
Đồng vị phĩng xạ Chu kỳ bán rã Năng lượng (MeV) Ứng dụng Phát tia γ Ir 192 Au 198 Co 60 I 125 74 ngày 2,7 ngày 5,3 năm 60 ngày 0,33-0,61 MeV 0,41-1,09 MeV 1,17; 1,33 MeV 0,027- 0,033 MeV Chỉ, xạ trị trong mơ.
Hạt, dùng cho xạ trong mơ và trong khuơn áp sát bề mặt. ống dùng trong hốc, phiến mỏng. phiến mỏng trị mọng ở mắt. Phát tia β Sr 89 I 131 P 32 56 ngày 8 ngày 14,3 ngày 1,47 MeV 0,36; 0,61 MeV 0,68 MeV Phiến mỏng trị mọng ở mắt. Điều trị tạm bợ các di căn xương của
ung thư tiền liệt tuyến. Cho uống điều trị u tuyến giáp. Cho uống và tiêm vào tĩnh mạch. Kỹ thuật này hạn chế tối đa tác hại của tia phĩng xạ tới các mơ lành bao quanh khối u vì thế nĩ được sử dụng khá thơng dụng, nhược điểm là khĩ áp dụng cho các khối u cĩ kích thước nhỏ.
2.1.2. Một số máy xạ trị hay sử dụng hiện nay 2.1.2.1. Gammaknife 2.1.2.1. Gammaknife
Là một thiết bị y tế kỹ thuật cao sử dụng năng lượng bức xạ gamma để điều trị các sang thương trong não. Việc điều trị được thực hiện bằng cách hội tụ chính xác 201 chùm tia gamma năng lượng cao phát ra từ nguồn Co60 vào vị trí tổn thương và hồn tồn khơng cần đến dao mổ.
Hình 2.1: Hình ảnh một Gammaknife.
Gammaknife giúp loại trừ các khối bướu ở vị trí khĩ phẫu thuật. Chùm tia chiếu xạ là sự kết hợp của rất nhiều các chùm tia pencil ở các vị trí khác nhau cùng chiếu đồng thời vào vị trí khối u nhằm tạo hiệu ứng cộng hưởng tiêu diệt khối bướu.
2.1.2.2. Cyberknife ( Xknife)
Là một máy gia tốc tuyến tính phát ra chùm tia X, cĩ mức năng lượng cao ổn định giúp tiêu diệt khối u nằm sâu trong não hoặc những nơi khơng thể mổ theo cách thơng thường. Nĩ ít gây tổn thương cho mơ lành bởi độ chính xác cao. Cyberknife là
một kỹ thuật chính xác và khơng xâm lấn. Nĩ cĩ thể phân phát tập trung và chính xác chùm tia bức xạ theo khoảng 1200 hướng tới bất cứ điểm nào trên cơ thể. Hệ thống này kết nối các camera hướng dẫn ghi nhận hình ảnh tiến bộ để định vị vị trí khối bướu trong cơ thể và phân phát chùm tia tập trung cao tại khối bướu đồng thời ít gây ảnh hưởng cho mơ lành xung quanh.
Hình 2.2: Hình ảnh Cyberknife
2.1.2.3. Máy xạ trị gia tốc tuyến tính
Là một máy gia tốc phát ra chùm electron mang năng lượng cao và chùm
photon năng lượng 6 và 15 MeV. Chùm electron và photon này được phân phát
chính xác đến vị trí điều trị. Đầu máy quay xung quanh bệnh nhân và trong một vài
trường hợp bệnh nhân cũng được dịch chuyển để có thể nhận được tia xạ thích hợp
từ nhiều hướng khác nhau.
Gamma knife Photon 1,17 ; 1,33 MeV Co60 Các bướu <3 cm cách mặt da Tập trung liều cao vào
bướu Bỏ lại liều cao ở các mô lành Cyber knife Tia X Máy gia tốc thẳng Có thể điều chỉnh để trị bướu >3cm Chính xác.Tạo cảm giác thoải mái khi điều
trị Các mô lành chịu ảnh hưởng liều xạ cao Máy xạ trị gia tốc thẳng Electron photon 4-20 MeV 6; 15 MeV Máy gia tốc tuyến tính Các bướu nằm không quá sâu < 7cm Có thể điều trị bệnh nhân ở mọi tư thế Các mô lành chịu ảnh hưởng liều xạ cao Xạ trị proton proton 70-250 MeV Cyclot ron hoặc Synchr otron Trị tốt các bướu nằm sâu và gần các cơ quan quý. Liều tập trung cao tại bướu. Ít ảnh hưởng các mô lành Chi phí điều trị cao. Kỹ thuật phức tạp
2.2. Quy trình chung cho xạ trị
Một quy trình xạ trị thường gồm 4 giai đoạn chính: chỉ định xạ trị, mơ phỏng, lập kế hoạch xạ, và tiến hành cấp liều xạ.
chỉ định xạ trị mơ phỏng xạ trị lập kế hoạch xạ trị
đúc khối chì che chắn kiểm tra chùm
tia trước khi xạ trị
cấp liều xạ
Hình 2.4: Quy trình xạ trị tổng quát.
2.2.1. Chỉ định xạ trị
Từ các thơng tin chẩn đốn, dữ liệu bệnh nhân thu thập được và yêu cầu điều trị một kế hoạch xạ trị cụ thể sẽ được chỉ định cho từng bệnh nhân như: Quy trình xạ trị bằng máy gia tốc thẳng, Gammaknife, Xknife….
2.2.2. Mơ phỏng
Mơ phỏng xạ trị là quá trình sử dụng một máy mơ phỏng xạ trị để bước đầu khảo sát khối bướu và các chùm tia mơ phỏng xạ trị. Máy mơ phỏng xạ trị cĩ thể là máy mơ phỏng quy ước hai chiều (Conventional Simulator) hoặc máy mơ phỏng ba chiều (CT simulator).
2.2.3. Lập kế hoạch xạ trị
Lập kế hoạch xạ trị là tìm ra một cấu hình chiếu xạ tối ưu cho bệnh nhân. Một chương trình máy tính chuyên dụng được sử dụng kết hợp với các dữ liệu về thiết bị, chùm tia, thuật tốn tính liều và dữ liệu mơ phỏng để xác định một kế hoạch xạ trị cụ thể bao gồm cấu hình chùm tia, loại bức xạ, hình dạng kích thước trường chiếu, thời gian và liều chiếu của mỗi chùm tia.
chiếu xạ, các thiết bị và các cơng việc liên quan đến kế hoạch xạ.
Tiến hành cấp liều xạ trị cho bệnh nhân là sử dụng một máy chiếu xạ (Gammaknife, Xknife, máy gia tốc thẳng…) để chiếu chùm tia xạ vào bệnh nhân theo đúng kế hoạch xạ đã chỉ định.
CHƯƠNG 3
XẠ TRỊ PROTON 3.1. Khái niệm xạ trị proton
Xạ trị proton là kỹ thuật xạ trị nơi mà năng lượng ion hĩa hạt proton được hướng trực tiếp vào khối bướu. Khi proton tương tác với nguyên tử vật liệu/mơi trường, điện tích dương của proton gây ra những hiệu ứng ion hĩa; cái mà làm thay đổi tính chất của phân tử trong môi trường đó. Bức xạ ion hĩa proton phá hủy nguyên tử trong tế bào, đặc biệt là ADN hoặc vật liệu di truyền. Dẫn đến sự phân chia và sản sinh của ADN bị phá hủy. Bởi vì khả năng của những tế bào ung thư tự sửa chữa thương tổn thấp hơn so với tế bào khỏe vì thế tế bào ung thư bị phá hủy một cách cĩ chọn lọc từ sự lớn lên giữa những tế bào lành.
3.1.1. Đặc điểm xạ trị proton
•Xạ trị ngồi: Một Cyclotron và Synchrotron dùng gia tốc proton sau đĩ thơng qua một hệ thống dịch chuyển chùm tia proton được đưa tới từng phịng điều trị riêng rẽ - nơi mà chúng được sử dụng để tiêu diệt tế bào ung thư.
•Xạ trị tại chỗ: Chỉ dùng để điều trị được các khối bướu nằm giới hạn tại một nơi trong cơ thể. Khơng phù hợp để điều trị các khối bướu đã di căn, lan rộng ra các khu vực khác của cơ thể.
•Là phương pháp điều trị ung thư khơng gây đau đớn.
•Sử dụng các proton từ những nguyên tử Hiđrơ cái mà được tách ra sau khi các electron được di dời.
gantry máy gia tốc
gantry
phịng điều trị
Hình 3.1: Tổng quan khu điều trị proton.
3.1.2.1. Máy gia tốc
Proton năng lượng ban đầu thấp, thường được gia tốc qua Synchrotron hoặc Cyclotron. Với mỗi Cyclotron thì chỉ phát ra một năng lượng xác định và thiết kế của Cyclotron thì đơn giản. Cịn Synchrotron cĩ thể điều biến phát ra nhiều mức năng lượng khác nhau, nhưng thiết kế của nĩ vơ cùng phức tạp và khá cồng kềnh.
Hình 3.2: Phịng máy gia tốc
Hình 3.3: Phịng điều chỉnh máy gia tốc
3.1.2.2. Hệ thống dịch chuyển chùm tia – BTS
BTS giúp liên kết máy gia tốc với một hay nhiều phịng điều trị khác nhau. BTS gồm một ống chứa chùm tia trong điều kiện chân khơng và với nhiều nam châm khác nhau. Bốn nam châm được sử dụng để tập hợp chùm proton và những nam châm phân kỳ để làm lệch chùm proton hướng đến phịng điều trị.
Trong BTS cĩ hệ thống lọc lựa năng lượng nhằm chọn lựa năng lượng điều trị thích hợp phát ra từ máy gia tốc, thường năng lượng này trong khoảng 70-250 MeV tương ứng quãng đường dịch chuyển của hạt trong nước là 4,0-36,5 cm.
Hình 3.4: Phịng điều trị
Gantry thường quay quanh một trục cố định và hướng chùm tia vào khối bướu. Khối bướu thơng thường đặt tại chỗ giao nhau của hai trục này – điểm này gọi là điểm đồng tâm. Những gantry xây dựng theo kiểu này gọi là các gantry đồng tâm và được xem là những gantry tiêu chẩn của xạ trị.
Hình 3.5: Hình ảnh Gantry đồng tâm
3.1.2.4. Hệ thống phân phát chùm tia xạ
Hệ thống phân phát chùm tia, đặt tại cuối đường tia thường ở trong phịng điều trị thay đổi và kiểm tra chùm tia để đạt được liều phân bố bức xạ trong thể tích bia. Chùm proton đi vào cơ thể thường là đơn năng do vậy hiệu suất dùng cho xạ trị sẽ thấp vì chỉ tạo ra một đỉnh Bragg đơn năng và hẹp cả về chiều rộng lẫn chiều sâu. Do đó chùm tia cần được mở rộng cả theo chiều sâu, rộng và sang bên để bao phủ toàn bộ bia điều trị ⇒ từng chùm tia với các mức năng lượng khác nhau phải được chồng lên nhau nhằm tạo ra một đỉnh Bragg mở rộng.
Hình 3.6: Chùm proton rất hẹp đi vào khối bướu. chuẩn hóa SOBP
chiều sâu[cm]
lie
àu
Hình 3.7: Chuẩn hóa đỉnh Bragg mở rộng.
Việc điều trị khối u ở sâu cần sự kết hợp của biến điệu năng lượng là việc quét năng lượng chùm tia để tạo ra một đỉnh Bragg mở rộng (SOBP) bao phủ toàn
bố liều đồng nhất với hình dạng kích cỡ thích hợp. Sử dụng các dụng cụ điều biến quãng và các collimator để đạt được phân bố liều cao quanh thể tích bia.
Chùm proton pencil phát ra từ máy gia tốc được mở rộng sang bên bao phủ lên tồn bộ nhân bia bằng cách chèn vào trong bia lá tán xạ phẳng. Một lá tán xạ khơng phẳng thứ hai (tùy ý) với hình dạng được tối ưu hĩa nhằm tạo ra những lát cắt tia phẳng hữu ích. Ngồi ra việc làm mỏng lát cắt chùm tia cũng cĩ thể đạt được với những aperture đồng tâm chèn vào trong dịng tia của lá tán xạ đầu tiên. Những vịng này sẽ ngăn cản hồn tồn hay một phần chùm tia và tán xạ những phần khác của chùm tia trong khu vực bị cản. Những collimator đặc biệt được sử dụng để tạo dáng sự mở rộng sang bên của chùm tia nhằm đạt tới sự mở rộng thể tích cực đại theo phương ngang. Để cĩ thể tạo ra vùng SOBP tức là mở rộng thể tích cực đại theo chiều sâu, năng lượng được điều biến bằng cách sử dụng các bánh xe điều biến khoảng hoặc cái lọc bù quãng.
tấm bù da nhân bia
lá tán xạ
ống chuẩn trực lá tán xạ
Bánh xe thay đổi quãng liều sau khối bướu
Hình 3.8: Biểu đồ phân bố chùm tia bằng kỹ thuật chùm tia tán xạ bị động.
Liều được phân bố tạo hình theo 3 bước
• Mặt bên: Trải rộng chùm tia với các lá tán xạ và giới hạn với ống chuẩn trực. • Theo chiều dọc: Điều biến độ sâu chùm tia bằng bánh xe bù khoảng.
• Tạo dáng và điều chỉnh theo độ sâu: chèn vào tấm bù da và ống chuẩn trực.
b. Chùm tia quét chủ động - ASB
Kỹ thuật này nhằm hợp nhất chùm tia, sẽ cho ra một phân bố liều cao ba chiều bao phủ lên tồn bộ thể tích khối bướu.
Với kỹ thuật này đỉnh Bragg của chùm proton được quét theo ba chiều để bao phủ tồn bộ thể tích bia. Chùm tia được mở rộng sang bên bằng cách sử dụng hai hoặc một nam châm quét và sự dịch chuyển của chính bàn bệnh nhân. Theo chiều dọc vị trí đỉnh Bragg được điều chỉnh bằng cách thay đổi năng lượng chùm tia. Điều này cĩ thể thực hiện bởi các khối hấp thụ hoặc chủ động chọn lựa năng lượng phát ra từ máy gia tốc.
nam châm quét
biến đổi quãng
quét ngang quét dọc
ống chuẩn trực đa lớp nhân bia
Hình 3.9: Biểu đồ phân bố chùm tia bằng kỹ thuật chùm tia quét chủ động.
Liều phân bố bao phủ tồn bộ khối bướu
• Mặt bên: dùng hai nam châm quét.
• Xuyên sâu theo chiều dọc: điều biến quãng.
Aperture
bolus trị ung thư tiền liệt tuyến
Bánh xe thay đổi quãng dịch chuyển.
Hình 3.10: Một số dụng cụ tạo dáng chùm tia.
3.1.2.5 Hệ thống định vị bệnh nhân
• Giá định vị bệnh nhân: Nhằm hạn chế sai số do cử động của bệnh nhân trong khi chiếu xạ, người ta thường sử dụng mặt nạ cố định – được chế tạo từ chất dẻo đặc biệt – trong mỗi lần điều trị và chắc chắn rằng bệnh nhân luơn ở một tư thế khơng thay đổi so với mơ tả trên simulator ban đầu.
• Hệ thống chế tạo khuơn chì/khuơn chắn tia: Nhằm bảo vệ các mơ lành xung quanh. Các thơng số được sử dụng để chế tạo khối che cho từng bệnh nhân riêng biệt. Khối lượng, kích thước che chắn đã được tính từ hệ thống lập kế hoạch điều trị.
3.2. Quy trình xạ trị proton
3.2.1. Thu thập dữ liệu bệnh nhân [6].
Bệnh nhân tiến hành chụp CT, MRI, SPECT,…. nhằm thu nhận các dữ liệu về bệnh nhân: vị trí, kích cỡ khối bướu, cơ quan cần bảo vệ lân cận…..Đồng thời tính tốn xem cần xạ một lượng bao nhiêu trong thời gian bao lâu để cĩ thể tiêu diệt hồn tồn tế bào bệnh mà khơng ảnh hưởng các tế bào khỏe mạnh xung quanh.
Thể tích xạ trị: Bác sĩ xem xét các ảnh chụp cắt lớp sẽ biết được sự khác thường của các mơ và các cơ quan. Chẳng hạn như dựa vào mức xám, độ tương phản bác sĩ xạ trị sẽ biết được cấu trúc nào là bướu, cấu trúc nào là mơ bình thường cũng như sự xâm lấn của bướu vào các cấu trúc lân cận. Cịn dựa vào độ lớn và hình dạng của từng cơ quan, bác sĩ sẻ biết được bướu cĩ xâm lấn ra ngồi cơ quan đĩ hay khơng. Như vậy từ việc xem xét các ảnh chụp cắt lớp bác sĩ sẽ xác định thể tích xạ trị.
Ta cần phân biệt các loại thể tích sau
• Thể tích tồn bộ khối bướu (Gross target volumm – GTV): là tồn bộ bướu cĩ thể sờ, thấy, cĩ thể chứng minh được. GTV được xác định qua chuẩn đốn hình ảnh (SA,X-quang,CT,MRI….) và kết quả phân tích giải phẫu bệnh nhân.
• Thể tích đích lâm sàng (Clinical target volumm – CTV): là thể tích GTV cộng thêm những vùng được các bác sĩ xác định là cĩ khả năng cĩ thương tổn. Thể tích này là thể tích cần được xạ trị để nhận được mục tiêu tiêu diệt triệt để hơn. CTV thường bao gồm vùng GTV, vùng bao quanh GTV và các hạch dương tính xung quanh. CTV được xác định bởi bác sĩ ung bướu xạ trị. Kích thước CTV thơng thường là: CTV=GTV + 1 cm – mở rộng từ biên của GTV. Tuy nhiên trong một số ít trường hợp CTV = GTV.
thể tích tồn bộ khối bướu cơ quan cần bảo vệ
Hình 3.11: Các loại thể tích xạ trị: GTV, PTV, CTV, ITV, OAR.
• Thể tích đích hoạch định (Planning target volumm – PTV): là một khái