Tỉ số ngoài trục (OAR) thường được định nghĩa là tỉ số liều tại một điểm ngoài trục bất kì so với liều tại điểm trên trục trung tâm của chùm tia trong cùng mặt phẳng vuông góc với trục của chùm tia. Tỉ số ngoài trục có thể đặc trưng cho phân bố liều lượng theo các phương ngang, dọc hay đường chéo. Khi nói đến tỉ số ngoài trục, ta phải xét đến nó được tính ở độ sâu nào. Từ tỉ số ngoài trục OAR của chùm bức xạ ở các độ sâu khác nhau có thể đưa ra phân bố liều của chùm bức xạ.
Hình 3.14: Tỉ số ngoài trục tại độ sâu zmax của chùm photon 6MV
3.3.4. Các hệ số tán xạ của chùm tia khi đi từ trong đầu máy gia tốc ra đến
buồng đo (Output Factors)
a. Hệ số tán xạ Collimator (Sc): hệ số tán xạ collimator (còn được gọi là hệ số suất ra của máy gia tốc: output factor) được định nghĩa như là tỉ số suất ra của máy trong không khí ở một trường chiếu bất kì với suất ra của nó trong không khí khi ở trường chiếu chuẩn (10x10 cm). Sc có thể được đo bằng một buồng ion hoá khi ta tăng dần kích thước trường chiếu lên. Biểu thức [14]:
air c air D (a x b) S D (10 x 10) (3.13a) b. Hệ số tán xạ Phantom (Sp): hệ số tán xạ phantom Sp (hệ số suất ra) được định
nghĩa là tỉ số liều trong phantom của trường chiếu bất kì ở một độ sâu tham khảo (độ sâu có liều cực đại) với liều trong không khí ở một độ sâu giống như thế với trường chiếu chuẩn, với cùng một độ mở của collimator. Việc xác định hệ số tán xạ phantom (Sp) trực tiếp từ định nghĩa như trên là rất khó khăn, vì thế người ta thường xác định một cách gián tiếp từ hệ số tán xạ tổng (Sc,p) và tán xạ collimator (Sc) [14]:
c,p p c S r S r S r (3.13b) Độ rộng vùng đo mm Liều tương đối (%)
Trong đó, r là kích thước trường chiếu. (hình p3.3.a, phụ lục 3)
Sc,p(r) là hệ số tán xạ tổng và được định nghĩa là tỉ số liều ở một độ sâu tham khảo nào đó, có kích thước trường chiếu là r với liều tại điểm đó nhưng với kích thước trường chiếu chuẩn trong phantom. Vì thế mà Sc,p bao gồm cả hai thành phần Sc và Sp . Sơ đồ xác định Sc,p như trong hình p3.3.b, phụ lục 3. Các hệ số Sp và Sc,p được xác định tại độ sâu có liều cực đại (zmax).
3.4. Cơ sở lý thuyết về chuẩn liều
3.4.1. Đảm bảo chất lượng cho cơ sở xạ trị ngoài 3.4.1.1.Giới thiệu 3.4.1.1.Giới thiệu
a. Sự cần thiết đối với việc đảm bảo chất lượng trong xạ trị ngoài: theo đánh giá về những yêu cầu lâm sàn trong xạ trị ngoài cho thấy, sự cần thiết về độ chính xác cao là đạt được tỉ lệ quản lý khối u với kết quả mong muốn, đồng thời duy trì tỉ lệ biến chứng ở mức độ cho phép. Các thủ tục QA này có đặc điểm như sau:
QA sẽ làm giảm độ bất định và các sai số trong phép đo liều, kế hoạch điều trị, thiết bị liên quan, cấp liều điều trị,..nhờ đó cải thiện được độ chính xác của phép đo liều, độ chính xác về phân bố hình học trong quá tình cấp liều điều trị. Điều này giúp cải thiện tốt kết quả điều trị, tăng tỉ lệ quản lí khối u, đồng thời giảm tỉ lệ biến chứng và tái phát của nó.
QA không chỉ làm giảm khả năng gây ra các sự cố và tai nạn mà còn tăng khả năng phát hiện và điều chỉnh kịp thời nếu nó xảy ra. Nhờ vậy giảm được tác động xấu lên bệnh nhân điều trị.
QA còn cho phép ta so sánh với quốc tế về độ tin cậy của kết quả giữa các trung tâm xạ trị ngoài với nhau, để đảm bảo về sự tương đồng, sự chính xác của quá trình đo liều và cấp liều điều trị. Những điều này rất cần thiết trong các thử nghiệm lâm sàng cũng như việc chia sẻ kinh nghiệm giữa các trung tâm với nhau.
Cải thiện kỹ thuật và điều trị những ca phức tạp trong xạ trị ngoài có thể ứng dụng đầy đủ nếu đạt được độ chính xác cao hơn.
Để đạt được mục tiêu an toàn cho bệnh nhân là đảm bảo liều chiếu đối với các mô lành ở mức thấp nhất có thể (theo nguyên lý ALARA), còn đối với thể tích bia
lập kế hoạch thì phải cấp đủ liều theo yêu cầu. Đây là một phần của mục tiêu điều trị. Những đo đạc là để đảm bảo chất lượng trong xạ trị nhằm tăng độ an toàn cho bệnh nhân và tránh những tai nạn chiếu quá liều.
b. Những yêu cầu về độ chính xác trong quá trình xạ trị: ta có thể đánh giá sai số ngẫu nhiên bằng cách lập lại nhiều lần đo hay quan sát, còn độ lệch chuẩn thì thu được từ hàm phân bố ngẫu nhiên. Phần phía dưới của hàm phân bố này ta không biết tần số, nhưng khả năng nhận được phân bố Gauss là 68% với độ lệch chuẩn của trị trung bình là 1. Với độ tin cậy 95% (CL) thì tần số lấy giá trị xấp xỉ 2 SD (Standart Deviation; độ lệch chuẩn). Tuy nhiên sai số hệ thống chỉ đánh giá qua quá trình phân tích. Hàm phân bố khả dĩ của nó cũng rất khác, dù vậy ta có thể ước lượng theo độ lệch chuẩn hiệu dụng, giá trị đúng của nó nằm trong khoảng mong muốn 70% cho từng trường hợp. Nếu bỏ qua cách thức đánh giá từng sai số, thì sai số tại những bước khác nhau thường được kết hợp bằng phép cầu phương để ước lượng giá trị toàn phần. Ví dụ: nếu có 2 bước liên quan và sai số mỗi bước khoảng 5%, thì ta kết hợp sai số chung của chúng là 7%. Những qui định về độ chính xác trong lâm sàng dựa trên các đường cong liều hiệu dụng (liều đáp ứng). Các đường cong này mô tả khả năng quản lý khối u (TCP) và khả năng biến chứng của mô lành (NTCP). Khi lên phát đồ xạ trị cần xem xét hai vùng tạo ra từ đường cong trên một cách cẩn thận để đạt được kết quả điều trị tốt. Độ dốc của đường TCP hay NTCP đối với liều giới hạn, trong đó khi thay đổi liều chiếu sẽ làm thay đổi sự đáp ứng liều mong muốn. Vì vậy sai số trong việc cấp liều điều trị ảnh hưởng lên cả TCP lẫn NTCP; cụ thể là làm giảm TCP hoặc làm tăng NTCP, cả hai đều làm kết quả điều trị trở nên xấu đi. Những qui định về độ chính xác đều dựa trên các đường cong liều giới hạn. Từ các tài liệu, chứng cứ thực tế trong lâm sàng hiện có, người ta đưa ra nhiều khuyến cáo, qui định về độ chính xác trong xạ trị ngoài [20].
Theo báo cáo số 24 của ICRU về TCP, sai số trong cấp liều hấp thụ qui định cho thể tích bia là 5%. Báo cáo này được xem như một chuẩn trích dẫn phổ biến, nhưng nó không qui định rõ ràng về độ tin cậy mà nó đưa ra. Chỉ nói chung
rằng độ lệch chuẩn là 1,5 hoặc 2. Tuy nhiên nhận định này ngày càng được bổ sung nhiều từ những đánh giá gần đây nên có tính khái quát hơn.
Sai số hình học, sai số hệ thống do vị trí trường chiếu, vị trí che chì (block),…thể tích bia tương đối, vấn đề tán xạ tia từ chì che chắn, vấn đề thiếu liều (giảm TCP) hay quá liều (tăng NTCP) ở những vị trí gần nguồn so với liều qui định trong thể tích cần chiếu. Theo các khuyến cáo thì cần xét đến ảnh hưởng do sai số của yếu tố hình học trong khoảng 5-10mm (ở CL 95%). Trong đó sai số 5mm nói chung áp với các thiết bị dùng trong kỹ thuật tương đối, còn sai số lớn hơn (8 hoặc 10mm) coi như độ chính xác không gian toàn phần, bao gồm việc bố trí bệnh nhân, các yếu tố liên quan đến vị trí của bệnh nhân như; phương pháp cố định bệnh, kỹ thuật điều trị. Do đó khuyến cáo về độ chính xác trong việc cấp liều theo không gian là 5-7% ( CL 95%), dựa trên những yếu tố liên quan. Người ta thường lấy độ chính xác theo không gian là 5-10mm (CL 95%) tùy thuộc vào các yếu tố liên quan. Trong xạ trị thực tế người ta thường áp dụng những qui định này. Mục đích của chương trình bảo đảm chất lượng là duy trì sai số mỗi bước riêng nằm trong giới hạn có thể chấp nhận được. Cần phải chú ý cẩn thận trong suốt quá trình, cũng như trong mỗi quá trình hay những giai đoạn phụ trong từng quá trình riêng cũng vậy. Đối với những kỹ thuật xạ trị phức tạp thì có nhiều giai đoạn hơn, các thông số, các yếu tố liên quan phức tạp hơn. Nên yêu cầu về đảm bảo chất lượng cũng cao hơn [20].
c. Những tai nạn trong xạ trị: các bệnh nhân điều trị với tia xạ có thể gặp 2 nguy cơ nguy hiểm sau: đầu tiên hay cơ bản là nguy cơ do sai lầm tiềm ẩn trong việc kiểm soát bệnh ban đầu, nó có thể biến chứng hoặc thậm chí chết bệnh nhân. Kế đến là nguy cơ do chiếu xạ vào mô lành. Do đó một tai nạn xạ trị có thể là thiếu liều hoặc quá liều. Trong khi đó theo qui định về an toàn bức xạ thì chỉ quan tâm đến trường hợp quá liều. Nếu xét đến sự khác biệt giữa liều chỉ định và liều chiếu, trong trường hợp này có coi như một tai nạn trong xạ trị không. Độ chính xác chung cần đạt được là 5% (CL 95%), nên chiếu xạ với độ chính xác gấp đôi giá trị này thì coi như là tai nạn chiếu xạ (tức là khác 10%). Ngoài ra, khi theo dõi kết quả điều trị
và vùng mô lành bị chiếu xạ, nếu có sự khác biệt là 10% thì ghi nhận như một chứng cứ tin cậy trong thực tế điều trị. Ngược lại nếu chiếu liều ra ngoài vùng thể tích bia có thể làm tăng khả năng biến chứng của bệnh. Những trường hợp này đều coi như tai nạn về liều chiếu.
Tiêu chuẩn phân loại tai nạn chiếu xạ theo IAEA có các nguyên nhân như sau: Nguyên nhân trực tiếp từ việc mất kiểm soát, đóng góp của các yếu tố khác, khả năng ngăn ngừa việc mất kiểm soát, các nguy cơ tiềm ẩn.
3.4.1.2. Chương trình đảm bảo chất lượng cho các thiết bị trong đơn vị xạ trị
A. Cấu trúc của một chương trình đảm bảo chất lượng này: Nói chung một chương QA cho các thiết bị bao gồm :
Thiết lập các thông số kỹ thuật ban đầu, kiểm tra các thông số của máy theo các kết quả đo được của nhà sản xuất tại xưởng (acceptance test), thu thập dữ liệu tạo bộ dữ liệu cơ bản (data bases) cung cấp cho phần mềm lập kế hoạch (treatment planning system: TPS) chuẩn liều cho máy trước khi đưa vào điều trị (Commissioning) (đối với máy gia tốc).
Các thủ tục kiểm tra chất lượng để đưa ra kết luận cuối cùng cho việc commissioning trước khi đưa máy vào hoạt động. Các thủ tục kiểm tra chất lượng phải được thiết lập như là một chương trình kiểm tra chất lượng ban đầu và nó phải được tiến hành kiểm tra định kì như vậy trong suốt thời gian hoạt động của máy.
Ngoài ra, cần tiến hành kiểm tra chất lượng sau khi sữa chữa, bảo trì hay hiệu chỉnh máy,… riêng ngoài các chương trình QC định kì.
Chương trình bảo trì để ngăn ngừa hỏng hóc phải phù hợp với các khuyến cáo của nhà sản xuất.
B. Thông tin về chi tiết kỹ thuật của các thiết bị:Trước khi mua sắm thiết bị máy móc cần phải có tài liệu chi tiết kỹ thuật của nó. Đây là những yêu cầu thiết yếu ban đầu của khách hàng. Ngoài ra còn có các vấn đề cần quan tâm khác như: vận hành thiết bị, cơ sở vật chất, cách thực hiện, dịch vụ,…Ban chủ nhiệm khoa ung bướu cần tổ chức một nhóm đa chức năng sơ bộ gồm; các nhà vật lý xạ trị, các bác sỹ ung bướu, kỹ thuật viên vận hành, kỹ sư bảo trì,…cung cấp cho họ tài liệu kĩ
thuật nói trên, làm trung gian liên hệ giữa nhà cung cấp với những nhà vật lý xạ trị. Các nhà cung cấp còn những quan tâm đến những vấn đề khác như; làm thế nào để thiết bị của họ vận hành đúng như các chi tiết kỹ thuật đo được tại nơi sản xuất, mà họ đã cung cấp cho người mua. Tuy nhiên các chi tiết này không phải lúc nào cũng đạt được tại nơi lắp đặt máy do các điều kiện giới hạn ở đây. Sau khi tìm hiểu, so sánh các thông số kỹ thuật cũng như giá cả, nhóm đa chức năng sẽ đưa ra ý kiến là có mua máy hay không.
C. Kiểm tra thông qua (Acceptance Test):Một máy gia tốc từ lúc lắp đặt, kiểm tra thông qua, thu thập dữ liệu liên quan (commissioning), đến khi đưa vào điều trị phải mất vài tháng. Công việc lắp đặt do nhân viên của công ty cung cấp máy thực hiện. Còn kiểm tra thông qua, thu thập dữ liệu do kỹ sư vật lý thực hiện. Chỉ khi nào công việc thu thập, xử lí số liệu hoàn thành mới được đưa máy vào điều trị trên bệnh nhân. Chi tiết các công việc, đại lượng cần kiểm tra chấp nhận được nhà sản xuất cung cấp kèm theo máy. Họ cũng cung cấp bảng giá trị, hình ảnh chi tiết khi đo đạt các đại lượng trên khi máy được lắp ráp và kiểm tra tại xưởng, trước khi nó được chuyển đến cho khách hàng [14].
Khảo sát bức xạ: ngay khi công việc lắp đặt máy đến giai đoạn phát tia thử. Kỹ sư vật lý phải khảo sát sơ bộ lượng tia bức xạ phát ra nhằm đảm bảo rằng lượng bức xạ thoát ra khỏi phòng máy không vượt quá giới hạn cho phép. Ngoài ra còn phải khảo sát suất liều chiếu do máy phát ra, các thông số liên quan khác khi bức xạ thoát ra khỏi đầu máy. Không những vậy, việc chuẩn sơ bộ còn xác định độ chính xác của việc cấp liều hấp thụ tại một điểm so với đơn vị máy (cGy/MU), để đảm bảo lượng liều chiếu do máy phát ra, tại điểm khảo sát, đạt độ chính xác mong muốn. Sau khi lắp đặt xong, cần phải đo khảo sát an toàn bức xạ, đo sự rò rỉ bức xạ ở đầu máy, kiểm tra các khóa liên động, đèn cảnh báo và các công tắc khẩn cấp (dùng để ngừng phát tia thức thời khi có sự cố xảy ra). Các công việc kể trên nhằm đánh giá điều kiện sẵn sàng hoạt động của hệ thống, để đảm bảo độ an toàn cao nhất có thể, cho quá trình điều trị.
Bảng 3.2 Chi tiết các đại lượng cần đo trong khi kiểm tra thông qua [14]
Đại lượng đo Sai số cho phép Sự đối xứng của các Jaw
Trùng khớp giữa trường sáng và trường chiếu Đường kính isocenter của colimator
Đường kính isocenter của gantry
Đường kính isocenter của giường điều trị Isocenter của ganty
Năng lượng photon, SSD =100, r=10x10cm, zref=10cm Độ phẳng chùm tia F
Sự đối xứng của chùm tia S Liều tương đối cực đại (hot spot) Đường đồng liều trên các đường chéo Góc các nêm với r =10x10cm (Wedge)
Sự dịch chuyển isocenter của giường khi lên, xuống Thước quang
Đèn trường
Quay gantry và collimator
Chuyển động ngang, dọc của giường khi có bệnh nhân
1 mm 2-3% 2 mm 2 mm 2 mm 1 mm 2 % 3% 2% 105% 4-6% 20 2mm 2mm 2mm 10 2 mm
D. Thu thập dữ liệu chùm tia (commissioning)
Hầu hết các thiết bị sau khi kiểm tra thông qua là sẵn sàng đưa vào hoạt động. Tuy nhiên, có một số loại cần thu thập thêm dữ liệu cơ bản để phục vụ cho việc điều trị bệnh nhân. Ví dụ máy gia tốc không thể đưa vào điều trị nếu không được chuẩn. Ngoài ra, còn phải thu thập thêm các dữ liệu, các thông số cần thiết về máy gia tốc cho việc lập kế hoạch điều trị trên bệnh nhân. Những dữ liệu này là dữ liệu đầu vào bắt buộc của chương trình lập kế hoạch. Từ các dữ liệu đó và hình ảnh giải phẫu của khối u trên bệnh nhân, máy tính sẽ tính toán các phân bố liều vào khối u. Sau đó ta kiểm tra lại bằng cách đo đạt thực tế. Ta cũng có thể tính các phân bố liều này bằng