R30 (±0.2) 1.8 2.2 2.5 2.8 3.2 3.7 4.1 4.6 5.3 6.0 6.8 7.3 8.2 9.3 9.4 R80 (±0.2) 1.3 1.5 1.7 2.0 2.3 2.7 3.0 3.4 4.0 4.5 5.0 5.3 6.0 6.5 6.7
2.3.3.3 ðặc trưng phẩm chất chùm tia
Theo tiêu chuẩn kỹ thuật của hãng Siemens, ñặc chưng phẩm chất chùm tia photon với trường chiếu 10x10 cm2 hoặc 40x40 cm2 về ñộ bằng phẳng ≤ 3%, tính đối xứng ≤ 2%, vùng bán dạ của trường chiếu tiêu chuẩn là 8±2 mm [23]. Còn theo các tác giả Leonard L Gunderson, Joel E Tepper, giá trị vùng bóng mờ điển hình trong khoảng 7 mm tới 12 mm [14].
Cũng theo tiêu chuẩn kỹ thuật của hãng Siemens cho ñặc chưng phẩm chất chùm tia electron với trường chiếu sử dụng côn 25x25 cm2 về tính đối xứng nhỏ hơn 2%, ñộ bằng phẳng ñược cho dưới bảng 2.5 [23].
Bảng 2.5: Tiêu chuẩn kỹ thuật hãng Siemens cho ñộ bằng phẳng chùm eletron MeV 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 21 MeV 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 15 16 18 20 21
% 10 7 6 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 6
Trong quy trình kỹ thuật của hãng Siemens khơng có thơng số đánh giá cho vùng bán dạ của chùm electron, chúng tơi xin trình bày từ tài liệu khác. Theo các tác giả Philip Mayles, Alan Nahum, Jean-Claude Rosenwald, với chùm electron năng lượng dưới 10 MeV giá trị bán dạ ñược kỳ vọng trong vùng từ 10 mm tới 12 mm, với năng lượng từ 10 MeV tới 20 MeV giá trị ước ñạt trong miền 8 mm tới 10 mm [19]. Theo Uỷ ban Kỹ thuật ðiện Quốc tế (IEC) sử dụng giá trị một nửa của R80 ñể ñánh giá ñộ bán dạ của chùm electron. Một số nhà sản xuất khác sử dụng một số thơng số khác để đánh giá cho vùng bán dạ của chùm electron như ở ñộ R90 hoặc R100 [20].
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
Phần kết quả thực nghiệm của luận văn tiến hành ño liều hấp thụ tương ñối của bức xạ photon, electron phát ra từ máy gia tốc xạ trị Primus Plus tại bệnh viện K, Hà Nội với mức năng lượng photon 6 MV, 15 MV và electron 9 MeV, 12 MeV theo ñộ sâu và khoảng cách tới trục trong Phantom nước.
3.1. ðặc trưng chùm photon trên máy gia tốc Linac Primus
3.1.1. Phân bố liều sâu phần trăm chùm photon
ðể xác ñịnh phân bố liều sâu phân trăm của chùm photon, hệ đo được bố trí như đã trình bày ở chương 2, trong đó kích thước trường chiếu 5×5 cm2, 10×10 cm2, 15×15 cm2, 20×20 cm2, 30×30 cm2, 40×40 cm2. ðặt đầu đo trùng tâm trường chiếu ở khoảng cách SSD 100 cm, ñầu ño dịch chuyển xuống sâu 32 cm, ñầu ño ghi nhận số liệu sau mỗi khoảng cách 0.1 cm. Máy gia tốc phát tia liên tục, bật hệ ño quét và ghi nhận dữ liệu thiết lập ñến khi hết khoảng cách cần đo. Số liệu được ghi nhận ít nhất 1 lần cho mỗi trường chiếu và chọn số liệu ghi nhận được khi khơng có sự thăng giáng bất thường. Số liệu ghi nhận ñược cho trong phụ lục số 1.
Qua sử lý số liệu phụ lục số 1 về phân bố liều sâu phần trăm của mức năng lượng 6 MV và 15 MV với các trường chiếu khác nhau thu ñược ñồ thị phân bố liều sâu phần trăm cùng một số thơng số đặc trưng đánh giá năng lượng chùm tia.
3.1.1.1 ðồ thị phân bố liều sâu phần trăm chùm photon
Hình ảnh đồ thị phân bố liều sâu phần trăm chùm photon mức năng lượng 6 MV và 15 MV ứng với các trường chiếu khác nhau được mơ tả tương ứng dưới hình vẽ 3.1 và hình vẽ 3.2. Từ hình vẽ 3.1, 3.2, và phụ lục số 1, chúng tơi có một số nhận xét sau.
Về hình dạng đường cong phân bố liều hấp thụ, chúng tôi nhận thấy rằng trên bề mặt mô hay bề mặt phantom liều hấp thụ tương ñối nhỏ, càng vào sâu liều hấp thụ tương ñối tăng nhanh ñến giá trị cực ñại tại ñộ sâu 1.6 (cm) ñối với chùm photon 6 MV và 2.9 cm đối với photon 15 MV. Sau vị trí cực đại, càng vào sâu bên trong liều hấp thụ tương ñối giảm dần theo ñộ sâu. Từ ñồ thị 3.1 và 3.2 ta thấy dạng
đồ thị và vị trí cực đại phụ thuộc khơng đáng kể vào trường chiếu mà chỉ phụ thuộc vào năng lượng chùm photon.
PDD Photon 6 MV 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 5 10 15 20 25 30 35 ñộ sâu (cm) li ề u s â u t ư ơ n g đ ố i (% ) 5x5 10x10 15x15 20x20 30x30 40x40
Hình 3.1: Phân bố liều sâu phần trăm tương ñối theo bề dày của chùm photon
6 MV với kích thước trường chiếu khác nhau
PDD Photon 15 MV 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 5 10 15 20 25 30 35 độ sâu (cm) li ề u s â u t ư ơ n g đ ố i (% ) 5x5 10x10 15x15 20X20 30x30 40x40
Hình 3.2: Phân bố liều sâu phần trăm tương ñối theo bề dày của chùm photon 15
Về liều bề mặt phantom, liều bề mặt tăng khi kích thước trường chiếu tăng với cùng mức năng lượng, cùng kích thước trường chiếu liều bề mặt giảm khi năng lượng tăng. Những điều trên có thể giải thích do đo liều hấp thụ bề mặt chủ yếu là ño bức xạ tán xạ trực tiếp từ môi trường khơng khí và tán xạ ngược lại từ mơi trường phantom. Nên kích thước trường càng lớn đóng góp vào liều hấp thụ tại tâm càng lớn hơn. Với năng lượng nhỏ hơn, đóng góp bức xạ tán xạ trực tiếp từ khơng khí là nhiều hướng hơn so với năng lượng lớn hơn đóng góp chủ yếu từ hướng chính nên cùng kích thước trường chiếu năng lượng càng lớn thì liều bề mặt càng nhỏ hơn. Liều sâu phần trăm mức 6 MV tăng từ 41.8% tới 64.7% khi kích thước tăng 5×5 cm2 đến kích thước 40×40 cm2, với mức 15 MV tăng từ 24.3% tới 54.6% khi kích thước tăng 5×5 cm2 đến kích thước 40×40 cm2. Cùng kích thước trường chiếu 10×10 cm2, liều sâu phần trăm mức 6 MV là 46.1% nhưng mức 15 MV chỉ là 29.8%.
Từ ñồ thị 3.1 và 3.2 và bảng số liệu phụ lục 1, chũng tôi cũng nhẫn thấy giá trị liều hấp thụ Dmax, ứng với mỗi mức năng lượng 6 MV và 15 MV, thỏa mãn ñộ sâu Zmax lớn nhất ở trường chiếu 5×5 cm2 và giảm khi các trường chiếu lớn hơn.
Về vùng giảm liều sau khi ñạt cực ñại, cũng có đặc điểm chung vùng giảm chậm hơn so với vùng tăng ñến ñạt cực ñại, với cùng mức năng lượng thì kích thước trường chiếu rộng hơn mức giảm chậm hơn nghĩa là cùng độ sâu kích thước trường lớn hơn thì liều sâu phần trăm lớn hơn.
Khi so sánh 2 mức năng lượng 6 MV và 15 MV, hình vẽ 3.3 thể hiện liều hấp thụ tương ñối của 2 mức năng lượng trong cùng trường chiếu tiêu chuẩn. Từ hình vẽ 3.3 chúng tơi nhận thấy, vùng cân bằng điện tích (vùng liều sâu phần trăm từ bề mặt tới giá trị ñộ sâu ñạt Dmax) càng rộng khi năng lượng càng tăng do bức xạ thứ cấp có năng lượng lớn hơn nên ñộ sâu ñạt ñược cũng lớn hơn bề rộng vùng lớn hơn cùng ñộ sâu Dmax tăng lên.
So sánh PDD chùm photon với trường chiếu 10x10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 5 10 15 20 25 30 35 ñộ sâu (cm) li ề u s â u t ư ơ n g ñ ố i (% ) Photon 6MV Photon 15MV
Hình 3.3: So sánh đường cong phân bố liều sâu phần trăm tương ñối theo bề dày
của chùm photon 6 MV và 15 MV với cùng trường chiếu 10×10 cm2 3.1.1.2 Một số thơng số đặc trưng năng lượng chùm photon
Do giới hạn trong khuôn khổ luận văn, chúng tơi xin đi vào một số thơng số cơ bản như, khoảng cách liều hấp thụ cực ñại, và thơng số đánh giá chất lượng chùm tia tại độ sâu 10 cm cùng với tỉ số mô phantom tại khoảng cách 20 cm so với 10 cm. Kết quả ñược ñưa ra trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Một số thơng số đặc trưng năng lượng chùm photon Mức năng lượng Zmax (cm) Zmax–tc (cm) D10 D10-tc TPR20,10 TPR20,10–tc 6MV 1.6 1,5 ± 0.2 67.4% 67 ± 2% 0.66 0.50÷0.84 15MV 2.9 3.0± 0.2 76.8% 77 ± 2 % 0.77 0.50÷0.84
Trong bảng 3.1, các kí hiệu Zmax và Zmax-tc lần lượt là khoảng cách liều sâu cực ñại và khoảng cách liều sâu cực ñại theo tiêu chuẩn; D10 và D10–tc tương ứng liều sâu phần trăm ở ñộ sâu 10 cm của máy ño ñược và tiêu chuẩn máy; TPR20,10 và
So sánh kết quả ño ñược với tiêu chuẩn cho phép, chúng tơi thấy kết quả đo các ñặc của PDD nằm trong giới hạn sai số tiêu chuẩn cho phép. Nên phân bố liều sâu của mức năng lượng photon 6 MV, 15 MV do máy gia tốc phát ra vẫn ñảm bảo thơng số đặc trưng về năng lượng chùm tia. Kết quả đo này có thể sử dụng làm dữ liệu ñưa vào phần mềm lập kế hoạch để nâng cao độ chính xác.
3.1.2. Phân bố liều sâu cách tâm chùm photon
ðể xác ñịnh phân bố liều sâu cách tâm của chùm photon, hệ đo vẫn được bố trí như đã trình bày chương 2, trong đó các thơng số trường chiếu: góc quay đầu máy 0o, khoảng cách SSD 100 cm, kích thước trường chiếu 10×10 cm2. ðặt đầu đo trùng tâm trường chiếu ở, ñầu ño dịch chuyển dọc theo trục vng góc ra biên cách -7.5 cm. ðo ở các ñộ sâu 1.6 hoặc 2.9 , 5, 10, 15, 20, 25 cm, khi ño ñầu ño dịch chuyển từ khoảng cách -7.5 cm ñến 7.5 cm. Số liệu ghi nhận ñược cho trong phụ lục số 3.
Qua sử lý số liệu phụ lục số 3 về phân bố liều sâu cách tâm của mức năng lượng photon 6 MV và 15 MV với trường chiếu chuẩn thu ñược ñồ thị phân bố liều sâu cách tâm cùng một số thơng số đặc trưng đánh giá phẩm chất chùm tia.
3.1.2.1 ðồ thị phân bố liều sâu cách tâm chùm photon
ðồ thị phân bố liều sâu cách tâm chùm photon được thể hiện trong các hình 3.4 và 3.5 như ở đưới. Từ hình 3.4 và 3.5 cùng bảng số liệu trong phụ lục 3, chúng tôi nhận thấy một số đặc điểm như sau.
Hình dáng chung các đường đồng mức là như nhau, ở ngoài biên trường chiếu liều sâu phần trăm nhỏ, vùng biên trường chiếu phân bố liều biến ñổi rất nhanh vào vùng trung tâm phân bố liều tương ñối bằng phẳng. Phân bố liều như vậy do u cầu phân bố liều đồng đều lên các mơ, giảm liều tối thiểu các mô lành liên quan.
Với cùng một mức năng lượng, vùng ngồi trường chiếu độ sâu càng tăng thì phân bố liều sâu cũng lớn hơn, ngun nhân do càng sâu đóng góp tán xạ càng lớn hơn. Vùng trung tâm trường chiếu với độ sâu nơng hơn thì thường có dáng lõm xuống ở giữa và càng sâu hơn thì dần bằng và lồi hơn. ðiều này cũng là do yêu cầu thực tế ñiều trị, cần phân bố liều đồng đều khi đi sâu vào trong mơ nên biên vùng trung tâm thường lồi lên. Do càng vào sâu ñộ rộng trường chiếu càng lớn làm cho
sự suy giảm liều hấp thụ lớn hơn, để bù đắp sự suy giảm này thường có sự lồi ở dìa phần trung tâm trường chiếu.
Hình 3.4: ðồ thị phân bố liều sâu cách tâm chùm photon 6 MV
Hình 3.5: ðồ thị phân bố liều sâu cách tâm chùm photon 15 MV
3.1.1.2 Một số thơng số đặc trưng phẩm chất chùm photon
Trong phần này, luận văn chỉ xác định tập chung 3 thơng số ñộ bằng phẳng, tính đối xứng, khoảng cách vùng bán dạ. Cịn vùng bóng tối liều lượng giảm rất thấp đóng vai trị khơng đáng kể vào tổng liều khi điều trị, nên chúng tơi khơng tìm hiểu sâu hơn.
Về độ bằng phẳng chùm photon 6 MV và 15 MV trong trường chiếu chuẩn ñược cho dưới bảng 3.2 và 3.3.
Bảng 3.2: ðộ bằng phẳng chùm photon 6 MV ðộ sâu (cm) ðộ sâu (cm) Photon 6 MV 1.6 5 10 15 20 25 Dmin 0.994 0.986 0.965 0.955 0.944 0.94 Dmax 1.01956 1.0105 1.0009 1 1.004 1 F 1.27% 1.23% 1.83% 2.30% 3.08% 3.09% Bảng 3.3: ðộ bằng phẳng chùm photon 15 MV ðộ sâu (cm) Photon 15 MV 2.9 5 10 15 20 25 Dmin 0.98253 0.974 0.96 0.952 0.947 0.944 Dmax 1.004 1.00095 1 1.0017 1.0016 1 F 1.08% 1.36% 2.04% 2.54% 2.80% 2.88%
Theo khuyến cáo ñộ bằng phẳng chùm tia khơng được vượt q 5% lý tưởng là đưới 2% với kích thước các trường chiếu lớn hơn hoặc bằng 10×10 cm2. Từ bảng 3.2 và 3.3 chúng tôi nhận thấy ñộ bằng phẳng chùm photon ñáp ứng ñược yêu cầu ñiều trị, ñộ bằng phẳng chùm tia rất tốt ñến ñộ sâu 10 cm.
Tính đối xứng chùm photon 6 MV và 15 MV trong trường chiếu chuẩn ñược cho dưới bảng 3.4 và 3.5. Bảng 3.4: Tính đối xứng chùm photon 6 MV ðộ sâu (cm) Photon 6 MV 1.6 5 10 15 20 25 Diện tích tổng trái 40.28941 40.09763 39.81318 39.64516 39.62161 39.28875 Diện tích tổng phải 40.05899 39.84321 39.55887 39.46876 39.32442 39.11 S 0.29% 0.32% 0.32% 0.22% 0.38% 0.23%
Bảng 3.5: Tính đối xứng chùm photon 15 MV ðộ sâu (cm) Photon 15 MV 2.9 5 10 15 20 25 Diện tích tổng trái 39.77556 39.7304 39.50886 39.41603 39.31622 39.234 Diện tích tổng phải 39.77032 39.66547 39.48209 39.30979 39.28541 39.19525 S 0.01% 0.08% 0.03% 0.13% 0.04% 0.05%
Từ bảng 3.4 và 3.5 với khuyến cáo về tính đối xứng khơng q 2%, chúng tơi nhận thấy tính đối xứng chùm tia rất tốt.
Vùng bán dạ photon 6 MV và 15 MV trong trường chiếu chuẩn ñược cho dưới bảng 3.6 và 3.7. Bảng 3.6: Vùng bán dạ photon 6 MV ðộ sâu (cm) 1.6 5 10 15 20 25 Bên trái (mm) 5.9 6.9 7.1 7.2 7.2 7.2 Bên phải (mm) 5.9 6.2 6.3 6.9 7.0 7.0 Bảng 3.7: Vùng bán dạ photon 15 MV ðộ sâu (cm) 2.9 5 10 15 20 25 Bên trái (mm) 7.2 8.1 8.2 8.3 9.2 9.2 Bên phải (mm) 6.9 7.8 7.9 8.0 8.9 8.9
Theo khuyến cáo từ nhà sản xuất, vùng bán dạ chùm photon trong giới hạn 6÷10 mm thì chùm photon trên máy gia tốc Primus Plus đáp ứng tốt giới hạn trên.
Từ những kết quả trên, chúng tôi nhận thấy các thông số cơ bản của chùm photon ñáp ứng những yêu cầu kỹ thuật cho việc ñiều trị, là cơ sở ñảm bảo cho phân liều ñồng ñều, hợp lý, và giảm liều ra vùng biên.
3.2. ðặc trưng chùm electron trên máy gia tốc Linac Primus
3.2.1. Phân bố liều sâu phần trăm
ðể xác ñịnh phân bố liều sâu phân trăm của chùm electron, hệ đo được bố trí như hình 2.12, trong đó các thơng số trường chiếu: góc quay đầu máy 0o, kích thước cơn 5×5 cm2, 10×10 cm2, 15×15 cm2, 20×20 cm2, 25×25 cm2. ðặt đầu đo trùng tâm trường chiếu ở khoảng cách SSD 100 cm, ñầu ño dịch chuyển xuống sâu 16.5 cm. Số liệu ghi nhận ñược cho trong phụ lục số 2.
3.2.1.1 ðồ thị phân bố liều sâu phần trăm chùm electron
Từ bảng số liệu phụ lục 2, chúng tôi xây dựng ñồ thị phân bố liều sâu phần trăm chùm electron với 2 mức năng lượng hay sử dụng là 9 và 12 MeV tương ứng với hình 3.6 và hình 3.7.
Về hình dạng đường cong phân bố liều hấp thụ, chúng tôi nhận thấy rằng trên bề mặt mô hay bề mặt phantom liều hấp thụ khá lớn, càng vào sâu liều hấp thụ tương ñối tăng ñến giá trị cực ñại tại chiều sâu cỡ 2 (cm) ñối với chùm electron 9 MeV và cỡ 2.6 cm ñối với electron 12 MeV. Sau vị trí cực đại, càng vào sâu bên trong liều hấp thụ tương ñối giảm rất nhanh theo chiều sâu. Từ ñồ thị 3.6 và 3.7 ta thấy dạng đồ thị và vị trí cực đại khơng phụ thuộc vào trường chiếu mà chỉ phụ thuộc vào năng lượng chùm electron.
Về liều bề mặt của chùm electron, liều bề mặt tăng với mức độ nhẹ hơn so với chùm photon khi kích thước trường chiếu tăng với cùng mức năng lượng hoặc cùng kích thước trường chiếu khi năng lượng tăng. Liều sâu phần trăm mức 9 MeV chỉ tăng từ 83.1% tới 85.2% khi kích thước tăng 5×5 cm2 đến kích thước 25×25 cm2, tương tự với mức 12 MeV tăng từ 89.1% tới 90.1%. Cùng kích thước trường chiếu 10×10 cm2, liều sâu phần trăm mức 9 MeV là 83.1% mức 12 MeV là 88.3%.
Vùng cân bằng điện tích, tương tự như photon, vùng cân bằng điện tích càng rộng khi năng lượng càng tăng. Với chùm electron 9 MeV, R100 sâu 2 (cm) và 2.6