3.1.1 Hệ thống phantom nƣớc
Hệ thống phantom nƣớc 3 chiều dùng để đo liều tại các độ sâu trong nƣớc. Hệ thống gồm có: một thùng tích nƣớc tinh khiết ít tạp chất, một bể chứa nƣớc có thành bể làm bằng thủy tinh hữu cơ (mật độ tƣơng đƣơng mô), bộ gá đỡ buồng ion hoá giúp buồng ion có thể dịch chuyển 3 chiều trong bể nƣớc, bàn nâng hạ giúp định vị bể nƣớc theo độ cao.
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
Hình 3.2 Hệ thống định vị và nâng hạ thùng nước
Hình 3.3 Thùng tích nước kèm máy bơm nước hai chiều.
Các thông số hệ thống phantom: Kích thƣớc (725 x 675 x 510)cm3; Giới hạn đo: 480 x 480 x 410 mm3; Độ phân giải 0,1mm; Độ chính xác: 0,5mm; Mật độ vật liệu bể chứa tƣơng đƣơng mô: 1; Độ dày bể: 1,5cm;
Hệ thống phantom đƣợc cài đặt theo sơ đồ minh hoạ hình 3.4.
Thùng chứa nƣớc Bàn nâng Nguồn phát Ống dẫn nƣớc Hệ động cơ định vị đầu dò
Buồng ion hóa
Hình 3.4 Hình ảnh minh họa hệ thống phantom nước
3.1.2 Máy đo CU500E quét dữ liệu và máy tính quản lý
Máy đo CU500E (hình 3.5): sử dụng trong các phép đo để thu thập dữ liệu (commisioning), chuẩn lại các mức năng lƣợng của chùm tia xạ trị. Nó sẽ cung cấp
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
điện áp và điều khiển 2 buồng ion hóa cùng một lúc. Nó là thiết bị trung gian kết nối với máy tính điều khiển và hệ thống phanton nƣớc (qua hộp kết nối gắn trên thùng phantom). Nó là hệ thống điện tử xử lý các tín hiệu điều khiển từ máy tính để điều khiển dịch chuyển buồng ion hoá. Đồng thời nó cũng thu các tín hiệu điện, xử lý đƣa về máy tính để hiện thị trên màn hình phần mềm.
Hình 3.5 Mặt trước kết nối máy đo CU500E Hình 3.6 Hộp kết nối trên thùng phantom
Phần mềm đi kèm hệ thống là phần mềm Omni Pro – Accept dùng để điều khiển, thu thập dữ liệu đo đạc (Hình 3.7). Các phép đo sẽ đƣợc cài đặt sẵn (ví dụ PDD, isodose line, đo liên tục…) để đo liên tục trong khi máy gia tốc phát tia.
Hình 3.7 Phần mềm omni pro – accept 6.5
3.1.3 Buồng ion hoá
Các đơn vị xạ trị thƣờng sẽ có các loại buồng ion hoá hình trụ CC13 (hình 3.8a), FC65P (hình 3.8b) và buồng ion hoá phẳng PPC40 (hình 3.9). Buồng ion hoá là thiết bị trực tiếp dùng để ghi nhận, đo đạc liều hấp thụ bức xạ.
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
Hình 3.8 Buồng ion hóa CC13 (a), Buồng ion hóa FC65P (b).
Buồng ion phẳng dùng để đo các chùm điện tử. Với PPC40 phần nhạy nằm ở gần một mặt vì vậy khi cài đặt thiết bị thì bề mặt có marker sẽ hƣớng về chùm tia.
Hình 3.9 Buồng ion hoá phẳng PPC40
Buồng ion hoá hình trụ, buồng ion hoá phẳng sẽ có các thông số cần quan tâm: - Hệ số chuẩn buồng ion hoá (luôn đi kèm thiết bị do nhà sản xuất
chuẩn)
- Dùng đo liều photon hay điện tử: Photon (CC13 trong phantom nƣớc, FC65P trong phaton nhựa) hay điện tử (CC13 trong phantom nƣớc, PPC40 trong phantom nhựa).
- Môi trƣờng hoạt động trong nƣớc hay không khí.
3.1.4 Thiết lập hệ thống chuẩn bi đo liều trong phantom nƣớc
Công việc chuẩn bị đo liều dùng hệ thống phantom nƣớc khá phức tạp và mất nhiều thời gian. Trên hệ thống đã có các ký hiệu kết nối loại cáp, cũng nhƣ các cổng điều khiển bơm, nâng hạ và chuyển động của buồng ion hoá. Các công việc sẽ đƣợc
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
trình chi tiết trong phần thực nghiệm thực tế.
Thùng chứa nƣớc Bàn nâng Ống dẫn nƣớc Hệ động cơ định vị đầu dò Máy tính có phần mềm chuyên dụng CU 500E Định vị đầu dò Nguồn phát Dữ liệu đƣợc đƣa về RS 232 C - A RS 232 C - B
Hình 3.10 Mô hình ghép nối các thiết bị của phantom nước chuẩn bị đo liều.
3.1.5 Máy đo liều “dose 1”
Máy đo (Tên model: Dose 1) là thiết bị cung cấp điện áp đến buồng ion hoá, đồng thời thu nhận tín hiệu từ buồng ion hóa để xử lý và hiển thị kết quả. Máy đo Dose 1 sử dụng đo đạc với đầu đo, có thể hiển thị kết quả trực tiếp dƣới dạng liều hoặc điện tích. Có thể hiệu chỉnh hệ số chuẩn buồng ion hoá theo điều kiện môi trƣờng lúc tiến hành đo (nhiệt độ, áp suất, năng lƣợng, độ ẩm, hệ số đặc trƣng cho buồng ion hoá).
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
Máy đo liều dose 1 thích hợp đo liều thƣờng quy cho chùm photon và điện tử: kiểm tra suất ra, kiểm tra độ phẳng chùm tia, độ đối xứng chùm tia.
Màn hình hiển thị
DOSE 1
Nguồn phát
Cáp kết nối Buồng ion hoá
Hình 3.12 Mô hình ghép nối máy đo chuẩn bị đo liều với phantom nhựa.
3.1.6 Phantom nhựa
Phantom nhựa: là tập hợp của nhiều tấm nhựa có mật độ tƣơng đƣơng mô. Các tấm phantom nhựa sẽ có các độ dày khác nhau (1mm, 2mm, 3mm, 5mm, 10mm, 30mm). Trong số các tấm phantom cần phải có tấm có rãnh để đặt buồng ion hoá phẳng (hình 3.13).
Hình 3.13 Buồng ion phẳng đặt trong tấm phantom nhựa chuyên dụng
Cách cài đặt phantom nhựa: Tuỳ theo độ sâu đo mong muốn, ngƣời đo đặt các tấm phantom nhựa đặt lên trên buồng ion hoá (hình 3.13). Với hình minh hoạ 3.13 buồng ion hoá đang đặt ở độ sâu 0mm (bề mặt).
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
3.2 Thực nghiệm đánh giá chất lƣợng chùm điện tử
Trong đề tài này, việc đánh giá chất lƣợng chùm điện tử đƣợc tiến hành trên máy gia tốc Primus (Siemen) tuyến tính tại trung tâm Y học Hạt nhân và Ung bƣớu, bệnh viện Bạch Mai. Đây là một model cơ bản, đã đƣợc trang bị cho rất nhiều bệnh viện trong cả nƣớc nhƣ bệnh viện K Hà Nội, bệnh viện Ung bƣớu Hà Nội, bệnh viện Thanh Hóa, bệnh viện Chợ rẫy, bệnh viện Đồng Nai, bệnh viện Kiên Giang.... Các cơ sở phƣơng pháp đánh giá đã trình bày, phần thực nghiệm này sẽ nêu vắn tắt:
- Các thiết bị thực hiện. - Quy trình thực hiện. - Kết quả và đánh giá.
3.2.1 Đánh giá độ phẳng và độ đối xứng của chùm điện tử. a. Các thiết bị thực hiện: a. Các thiết bị thực hiện:
Nhƣ đã trình bày, tuỳ vào tình hình thực tế thiết bị của cơ sở có thể có 2 kiểu thực hiện việc đánh giá này:
- Đo trên phantom nƣớc: Hệ thống phantom nƣớc (bể phantom nƣớc) khối đo CU500E, máy tính có phần mềm Omnipro – accepts, 2 buồng ion hoá CC13 (Khuyến cáo: nên dùng phƣơng pháp này, độ chính xác cao, ít sai số hệ thống)
- Đo trên phantom nhựa và máy đo dose 1 (kỹ thuật này trong đề tài không thực nghiệm): Phantom nhựa, máy đo dose 1, buồng ion hoá phẳng PPC40.
b. Quy trình thực hiện:
(1). Cài đặt hệ thống phantom nƣớc:
Bể nƣớc đặt dƣới chùm tia máy gia tốc phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Quay đầu máy về 00 (hƣớng 12h)
- Đặt bể nƣớc dƣới trƣờng chiếu và bơm đầy nƣớc. - Xác định thăng bằng bể nƣớc.
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
- Tâm bể nƣớc trùng với trục trung tâm máy gia tốc (Dùng đèn lazer trang bị kèm theo máy, thƣớc quang gắn trên máy để kiểm tra)
- Kỹ thuật chiếu xạ SSD = 100cm (Khoảng cách nguồn tới mặt nƣớc 100cm)
Hình 3.14 Hệ thống phantom nước dưới đầu máy điều trị
(2). Cài đặt CU500E và máy tính
Cắm cáp điều khiển vào máy tính và phantom nƣớc từ máy đo CU500E (Hình mình hoạ 3.10)
(3). Gắn 2 buồng ion hoá
Đối với kỹ thuật đo tuyệt đối buồng ion hoá sẽ đƣợc gắn vào bộ gá tại 2 vị trí, vị trí tham chiếu ref. (reference) và vị trí so sánh (field): bộ gá trong nƣớc và bố gá trong không khí. Kết nối buồng ion hoá với CU500E qua dây cáp chuyên dụng.
(4). Cung cấp điện cho CU500E và máy tính. (5). Chuẩn phantom nƣớc
Trƣớc khi tiến hành đo đạc, hệ thống cần đƣợc chuẩn các vị trí trên phantom nƣớc. Bƣớc này giúp hệ thống hiểu đƣợc các vị trí giới hạn chuyển động của buồng ion hoá ref, vị trí mặt nƣớc, isocenter. Các định nghĩa vị trí này đƣợc thao tác với tay điều
Hình 3.15 Tay điều khiển để cài đặt vị trị cho buồng
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
khiển gắn trên phantom nƣớc.
(6). Mở phần mềm omnipro – accepts và cài đặt.
Mở phần mềm, cài đặt các thông số của hệ thống: lựa chọn phantom nƣớc, kỹ thuật đo liên tục, chọn buồng ion hoá CC13
Hình 3.16 Hình ảnh cài đặt các thiết bị trên phần mềm
Đặt các thông số chùm tia: năng lƣợng chùm điện tử, kiểu thu thập kết quả đo chiều dọc hoặc chiều ngang.
Hình 3.17 Hình ảnh cài đặt các thông số trước khi đo.
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
(7). Cài đặt thông số phát tia trên máy gia tốc. Gắn applicator lên khay của đầu máy điều trị.
Đặt thông số phát 900MU, năng lƣợng điện tử trên máy gia tốc và phát tia. (8). Trên phần mềm omnipro – accepts tiến hành đo khi máy gia tốc đã phát tia.
c. Kết quả và đánh giá:
Kết quả thu đƣợc của việc đo liên tục là các dạng đƣờng (profile) nhƣ hình 3.18. Đối với phantom nhựa việc đo không thể có dữ liệu tục, đây là giới hạn của việc đo trên phantom nhựa.
Hình 3.18 Kết quả thu được của một họ đường đồng liều dọc trục chính
Trên hình, việc đo liên tục đã cho ra đƣợc độ đối xứng và độ phẳng của đƣờng đồng liều 90% (màu đỏ): 0,2% và 1,8%. Các giá trị này đều nằm trong giá trị cho phép. Bảng kết quả thực nghiệm tại các độ sâu khác nhau nhƣ sau (ĐP: Độ phẳng; ĐX: Đối xứng):
Năng lƣợng
Độ phẳng và đối xứng tại độ sâu liều giảm tƣơng đối(%)
90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% ĐP ĐX ĐP ĐX ĐP ĐX ĐP ĐX ĐP ĐX ĐP ĐX ĐP ĐX 8 0,3 1,9 0,2 2,2 0,4 2,1 0,3 2,3 0,3 2,2 0,3 2,0 0,4 2,4 10 0,2 1,8 0,2 1,2 0,2 1,4 0,2 1,5 0,3 2,0 0,2 1,9 0,5 1,7 12 0,2 2,1 0,2 2,2 0,1 2,3 0,3 1,9 0,2 2,1 0,4 2,9 0,4 2,6
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
3.2.2 Đánh giá năng lƣợng chùm điện tử. a. Các thiết bị thực hiện: a. Các thiết bị thực hiện:
Nhƣ đã trình bày, tuỳ vào tình hình thực tế thiết bị của cơ sở có thể có 2 kiểu thực hiện việc đánh giá năng lƣợng chùm tia:
- Đo trên phantom nƣớc: Hệ thống phantom nƣớc (bể phantom nƣớc) khối đo CU500E, máy tính có phần mềm Omnipro – accepts, 2 buồng ion hoá CC13
- Đo trên phantom nhựa và máy đo dose 1 (Hạn chế sử dụng vì nó có thể có sai số hệ thống lớn khi thực hiện nhiều phép đo): Phantom nhựa, máy đo dose 1, buồng ion hoá phẳng PPC40.
b1. Quy trình thực hiện với phantom nƣớc:
Quy trình thực hiện hoàn toàn tƣơng tự với quy trình đã trình bày 3.2.1b đánh giá độ phẳng và đối xứng. Khi cài đặt thông số đo thì chọn đo theo liều sâu phần trăm PDD.
b2. Quy trình thực hiện với máy đo dose 1 và phantom nhựa
(1). Thiết lập phantom nhựa: Quay máy gia tốc về góc 00.
Đặt khối phantom nhựa trên giƣờng bệnh nhân và dƣới đầu máy điều trị Đặt buồng ion hoá PPC40 vào khay phantom nhựa.
Đặt độ sâu cần đo và theo kỹ thuật SSD (bề mặt phantom tới nguồn là 100cm) theo các giá cần đo: theo năng lƣợng, theo loại applicator, theo độ sâu R80 và R30 nhƣ trong bảng 2.4 đƣợc lấy ra từ dữ liệu xuất xƣởng của máy.
(2). Kết nối buồng ion hoá với máy đo dose 1 (3). Bật máy dose 1
Trên thanh công cụ dose 1 chọn loại buồng ion hoá PPC40. Cấp điện áp cho buồng ion hoá 300V
Định nghĩa phông nền trên thanh công cụ.
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
(5). Ấn nút bắt đầu đo trên dose 1 và ghi giá trị đo
c1. Kết quả và đánh giá với phantom nƣớc:
Dƣới đây là một kết quả của đo dữ liệu liên tục trên phantom:
Hình 3.19 Kết quả thu được của đường liều sâu phần trăm
Trên hình, việc đo liên tục đã cho ra R30 = 45mm, R80 = 34,5mm và mang so sánh với dữ liệu commisioning: R30gốc = 45mm, R80gốc = 35mm thì kết quả cho thấy năng lƣợng của chùm tia 10MeV, với applicator 10 x 10 nằm trong sai số cho phép.
Năng lƣợng (MeV
Độ sâu đạt 80% Độ sâu đạt 30%
Chỉ số máy (cm) Giá trị đo (cm) Chỉ số máy (cm) Giá trị đo (cm)
8 2,6 ± 0,2 2,55 3,5 ± 0,2 3,55
10 3,5 ± 0,2 3,45 4,5 ± 0,2 4,50
12 4,2 ± 0,2 4,31 5,4 ± 0,2 5,48
c2. Kết quả và đánh giá với phantom nhựa:
Khi máy phát cho mỗi lần đo là 200MU các dữ liệu sẽ thu đƣợc: Năng lƣợng
(MeV)
Độ sâu đạt 100% Độ sâu đạt 80% Độ sâu đạt 30% Chỉ số máy (cm) Giá trị đo (cGy) Chỉ số máy (cm) Chỉ số đo (cGy) Chỉ số máy (cm) Giá trị đo (cGy) 8 1,8 196,21 2,6 158,96 3,5 58,3 10 2,3 198,5 3,5 160,78 4,5 57,56 12 2,8 199,51 4,2 159,72 5,4 58,72
So với dữ liệu gốc tại độ sâu R80 thì liều đạt 81%, 81%, 80%; Tại độ sâu R30 thì liều đạt 29,7%, 29%, 29,4% liều cực đại.
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
Nhận xét: kết quả này phản ánh máy phát tia đạt yêu cầu nhƣng áp dụng trong các trƣờng hợp khi hệ thống phantom nƣớc không sử dụng đƣợc, vì phép đo phải làm qua nhiều khâu, nhiều bƣớc nên dẫn tới sai số lớn.
3.2.3 Đánh giá liều phát ra của chùm điện tử. a. Các thiết bị thực hiện: a. Các thiết bị thực hiện:
- Đo trên phantom nhựa và máy đo dose 1: Phantom nhựa, máy đo dose 1, buồng ion hoá phẳng PPC40.
- Việc đánh giá này cũng có thể đo trên phantom nƣớc, nhƣng so sánh tính cơ động và độ chính xác về độ sâu thì việc đo trên phantom nhựa là chính xác hơn.
b. Quy trình thực hiện:
(1). Setup phantom nhựa Quay máy gia tốc về góc 00
Đặt khối phantom nhựa trên giƣờng bệnh nhân và dƣới đầu máy điều trị Đặt buồng ion hoá PPC40 vào khay phantom nhựa.
Đặt độ sâu cần đo và theo kỹ thuật SSD (bề mặt phantom tới nguồn là 100cm) theo các giá trị cần đo: theo năng lƣợng, theo loại applicator, theo độ sâu Rmax trong bảng 2.5 đƣợc lấy ra từ dữ liệu xuất xƣởng của máy.
(2). Kết nối buồng ion hoá với máy đo dose 1 (3). Bật máy dose 1
Trên thanh công cụ dose 1 chọn loại buồng ion hoá PPC40. Cấp điện áp cho buồng ion hoá 300V
Định nghĩa phông nền trên thanh công cụ.
(4). Kiểm tra đúng loại applicator trên máy gia tốc và phát tia (5). Ấn nút bắt đầu đo trên dose 1 và ghi giá trị đo
c. Kết quả và đánh giá với phantom nhựa:
Khi máy phát cho mỗi lần đo là 200MU các dữ liệu sẽ thu đƣợc: Bảng kết quả đo đánh giá độ tuyến tính của liều phát ra:
Đánh giá chất lượng chùm tia điện tử và ứng dụng trong điều trị ung thư dưới da
Năng lƣợng dmax cm) Kết quả đo trung bình (cGy)
100 MU 150 MU 200 MU 250 MU 300 MU 350 MU 400 MU 8 MeV 1,8 101,2 151,3 201,8 252,6 302,8 353,1 403,7 10 MeV 2,3 99,8 148,8 199,5 249,7 300 349,7 398,6 12 MeV 2,8 99,2 148,2 198,7 248,1 297 349,3 398.1 Kết quả đo cho thấy liều phát ra của các chùm tia trên máy gia tốc có tuyến tính trên hình 3.20. Kết quả thể hiện hệ trên phần mềm excel với hệ số góc bằng 1 (sai lệch