ðể cho việc ñiều trị bằng tia xạ ñạt hiệu quả tối ưu thì việc nắm vững các khái
niệm về liều lượng, sự phân bố liều tại các thể tích bia, tìm hiểu cơ sở vật lý cũng như các kỹ thuật tính tốn liều chiếu là thật sự cần thiết.
2.4.1. Liều lượng học lâm sàng
• Liều lượng (dose)
ðơn vị tính là Roentgen (R), tính cho bức xạ tia X hoặc tia gamma. Một
Roentgen là năng lượng bức xạ (R0) đi qua một cm3 khơng khí, ở điều kiện tiêu chuẩn (00C, 760mmHg) tạo ra một ñơn vị tĩnh điện, cùng dấu dương hoặc dấu âm.
• Suất liều (dose rate)
Là liều lượng trong một ñơn vị thời gian. ðơn vị của suất liều là ñơn vị của liều chia cho thời gian (R/h hoặc R/min).
• Liều lượng hấp thụ
ðược xác định như năng lượng hấp thụ bởi một ñơn vị khối lượng của chất bị
vật chất. Giá trị liều hấp thụ bức xạ phụ thuộc vào tính chất của bức xạ và môi trường hấp thụ. Sự hấp thụ năng lượng ñối với tia bức xạ là do tương tác của bức xạ với
electron của nguyên tử vật chất. ðơn vị là J/kg
J/kg là liều lượng hấp thụ bức xạ ñược ño bởi năng lượng một Jun của bức xạ
ion hóa bất kỳ hấp thụ bởi khối lượng một kilogram của chất bị chiếu xạ.
• Liều sâu phần trăm (percentage deep dose)
Là tỷ số của liều hấp thụ (Dd) tại ñiểm khảo sát ở một ñộ sâu x nào đó so với
liều hấp thụ cực đại tại điểm khảo sát trên trục chùm tia (Dd0).
Hình 2.1 Biểu diễn cách tính liều phần trăm
Liều sâu phn trm:
0 (%) d 100 d D D D = ì
ã T s mơ – khơng khí (target air ratio)
Là tỉ số liều hấp thụ tại ñiểm cho trước trong mô so với liều lượng được đo
• Hằng số SSD (source to surface distance)
Là khoảng cách từ nguồn phát tia tới bề mặt da bệnh nhân.
• Hằng số SAD (source axis distance)
Là khoảng cách từ nguồn phát tới tâm của khối u, cắt trục chùm tia.
Trong ñiều trị bằng tia xạ thì ngồi việc nắm vững các lý thuyết về liều lượng ta phải tính tốn các yếu tố ảnh hưởng đến liều chiếu, đó là năng lượng bức xạ, khoảng
cách từ nguồn ñến da và kích thước trường chiếu. Liều lượng trong một khối u ở một
độ sâu nào đó so với liều trên bề mặt da có ý nghĩa rất quan trọng. Liều sâu tính bằng
phần trăm càng lớn thì hiệu quả ñiều trị càng cao. Liều sâu phụ thuộc nhiều nhất vào năng lượng bức xạ. Khi tăng năng lượng lên thì tăng được độ sâu và do đó tăng ñược
hiệu quả ñiều trị. Ngoài ra, liều sâu tăng theo kích thước trường chiếu.
2.4.2. Một số định nghĩa liên quan đến thể tích bia và sự phân phối liều
Liều lượng và phân bố liều lượng là một trong những yếu tố quan trọng đóng
góp vào sự thành cơng của điều trị bằng tia xạ. Phân bố liều lượng hợp lý ñược thể hiện bằng sự tập trung liều cao tại thể tích khối u (cịn ñược gọi là bia) và liều thấp tại vùng biên (là các tổ chức lành bao quanh khối u).
Trong quá trình lập kế hoạch xạ trị cho một bệnh nhân ung thư, một số loại thể tích cần được các bác sĩ lâm sàng xác ñịnh. Người làm cơng tác tính tốn liều chiếu
cũng cần phải hiểu ñược một số loại thể tích để ñưa ra ñược phác đồ điều trị tối ưu. Vì vậy hiểu được các loại thể tích đó cũng là một điều quan trọng.
ðể ñiều trị cho một bệnh nhân ung thư phải qua q trình xác định các thể tích.
Hai loại thể tích cần được xác định trước khi lập kế hoạch điều trị là:
• Thể tích khối u (gross tumor volume – GTV)
Trong quá trình lập kế hoạch điều trị một số loại thể tích sau cần phải được xác định: • Thể tích bia lập kế hoạch • Các tổ chức nguy cấp • Thể tích điều trị • Thể tích chiếu xạ A. Thể tích khối u B. Thể tích bia lâm sàng C. Thể tích bia lập kế hoạch D. Thể tích điều trị
Hình 2.2 Sơ đồ biểu diễn các thể tích bia trong kỹ thuật xạ trị.
Trong đó thể tích điều trị là trường chiếu xạ trong thực tế và bao gồm cả thể tích khối u (GTV), thể tích bia lâm sàng (CTV), và cả thể tích bia lập kế hoạch (PTV).
2.4.2.1. Thể tích khối u (gross tumor volume – GTV)
Là thể tích có thể sờ, nắn hay nhìn thấy được, biểu hiện sự lan rộng hay khu trú của các phát triển ác tính. Thể tích khối u bao gồm cả khối u nguyên chất, các hạch di căn hay các di căn khác. Thể tích khối u thường đúng với các phần của sự phát triển ác tính mà ở đó mật độ tế bào u là lớn nhất.
Hình dạng kích thước và sự khu trú của thể tích khối u có thể được xác ñịnh
bằng nhiều cách khác nhau: kiểm tra lâm sàng (khám, sờ, nắn, nội soi ...), hoặc bằng
A B
C D
các kỹ thuật hình ảnh khác nhau (chụp X-quang, chụp cắt lớp CT, cộng hưởng từ MRI và phương pháp chụp đồng vị phóng xạ).
2.4.2.2. Thể tích bia lâm sàng (clinical target volume – CTV)
Là một thể tích tế bào và mơ bao gồm cả thể tích khối u (GTV) và các tổ chức rất nhỏ cận lâm sàng phải xét ñến khi ñiều trị cụ thể một cách triệt ñể. Kinh nghiệm
lâm sàng cho thấy rằng quanh thể tích khối u thường có liên quan đến cận lâm sàng, nghĩa là nó gồm bản thân các tế bào ác tính, các đám tế bào nhỏ hay những lan rộng rất nhỏ, rất khó phát hiện. Thể tích bao quanh một khối u lớn thường có mật độ tế bào u
lớn, gần kề với mép của thể tích khối u, và mật độ đó giảm đi về phía ngoại vi của thể tích này. Thể tích khối u cùng với thể tích bao quanh này của các tổ chức liên quan tại chỗ ñược gọi là thể tích bia lâm sàng (CTV) và thường được biểu diễn như một thể tích bia lâm sàng bậc 1 (CTV-1).
Những thể tích phụ khác ñược xem như là sự lan tỏa cận lâm sàng cũng cần
phải ñược ñiều trị. Chúng cũng được định nghĩa là các thể tích cận lâm sàng và gọi là
các thể tích bia lâm sàng bậc 1, bậc 2.
Vì vậy, trong thực tế, thơng thường khơng chỉ có một thể tích cận lâm sàng mà cịn có thể có nhiều hơn thế nữa. Trong một số trường hợp, ta có thể điều trị một trong hai thể tích bia lâm sàng với các liều lượng khác nhau. Trường hợp thường gặp là ñiều trị tăng cường, nghĩa là một thể tích liều cao nằm bên trong một thể tích liều thấp.
Các ñịnh nghĩa về thể tích khối u và thể tích bia lâm sàng này về nguyên tắc ñược dựa trên các nguyên tắc chung về ung thư học và không chỉ giới hạn cho việc áp
dụng điều trị bằng chùm tia ngồi. Vì vây, về mặt phẫu thuật, một đường biên an tồn quanh thể tích khối u được tính một cách phù hợp với các qui tắc lâm sàng và ñiều này
ngồi. Các thể tích này là cơ sở của việc chỉ ñịnh ñiều trị và phải ñược xác ñịnh trước khi chỉ định liều lượng.
2.4.2.3. Thể tích bia lập kế hoạch (planning target volume – PTV)
Thể tích bia lập kế hoạch là một khái niệm hình học, được xác định để lựa chọn kích thước của chùm tia và phân bố chùm tia một cách thích hợp, có tính đến hiệu quả cao nhất của tất cả các thay đổi hình học có thể có, sao cho đảm bảo liều lượng ñã chỉ ñịnh ñược hấp thụ thực bên trong thể tích bia lâm sàng.
ðể đảm bảo rằng tất cả các mơ bên trong thể tích bia lâm sàng nhận ñược một
liều lượng ñã chỉ ñịnh, về nguyên tắc chiếu xạ người ta phải lập kế hoạch để chiếu xạ
một thể tích hình học lớn hơn thể tích bia lâm sàng. Một cách lý tưởng thì vị trí, kích thước, hình dạng của thể tích bia lâm sàng và các chùm tia có quan hệ ñến một hệ tọa
ñộ cố ñịnh chung trong một phương cố định và có thể sao chép lại ñược. Tuy nhiên
trong thực tế ñiều này khơng thể thực hiện được. Có thể thấy sự khác nhau trong và
giữa các ñợt phân chia liều lượng, thời gian từ những yếu tố sau:
• Sự chuyển động của các tổ chức chứa thể tích bia (chẳng hạn sự hít thở, cử động của bệnh nhân).
• Những sự khác nhau về kích thước, hình dạng của các tổ chức chứa bia lâm sàng (chẳng hạn như sự chứa ñầy của bàng quang).
• Sự khác nhau về tính chất hình học của chùm tia (chẳng hạn như kích thước chùm tia, các hướng của chùm tia).
Tùy theo hoàn cảnh lâm sàng (như ñiều kiện của bệnh nhân, vị trí thể tích bia
lâm sàng…) và kỹ thuật đã chọn, thể tích bia lập kế hoạch cũng có thể trùng với thể
tích bia lâm sàng (chẳng hạn những khối u nhỏ trên da, các khối u tuyến yên…) hay ngược lại, các thể tích bia lập kế hoạch có thể lớn hơn nhiều.
Thể tích bia lập kế hoạch có thể lớn hơn biên giới giải phẩu bình thường (chẳng hạn bao gồm cả phần cấu trúc xương không ảnh hưởng về mặt lâm sàng).
Vì vậy, thể tích bia lập kế hoạch là một khái niệm hình học và cố ñịnh, ñược
dùng cho việc lập kế hoạch ñiều trị. Thực tế, thể tích bia lập kế hoạch khơng ñại diện cho các tổ chức mô ñã xác ñịnh hay các biên giới của các mơ. Thể tích bia lập kế hoạch là một thể tích được sử dụng để tính tốn liều lượng và sự phân bố liều lượng bên trong thể tích bia lập kế hoạch phải ñược cân nhắc sao cho thể hiện ñược sự phân bố liều
lượng ñối với thể tích bia lâm sàng và các tổ chức nguy cấp.
Khi xác định thể tích bia lập kế hoạch ñối với thể tích bia lâm sàng ñã cho,
người ta phải ñánh giá hết tầm quan trọng của những sự khác nhau có thể liên quan ñến sự phân bố chùm tia ñã chọn, cân nhắc thêm về sự phân bố giải phẫu, sự áp dụng các dụng cụ cố ñịnh bệnh nhân.
2.4.2.4. Các tổ chức nguy cấp
Các tổ chức nguy cấp là các mơ lành nơi mà độ nhạy cảm của tia xạ có thể ảnh hưởng một cách có ý nghĩa ñến việc lập kế hoạch ñiều trị và liều lượng ñược chỉ ñịnh (tổ chức nguy cấp chẳng hạn như tủy sống).
2.4.2.5. Thể tích điều trị
Thể tích điều trị là thể tích ñược bao quanh bởi một ñường ñẳng liều trên bề
mặt, ñã ñược các nhà ñiều trị tia xạ lựa chọn và ñịnh rõ sao cho đạt được mục đích điều trị.
Hình 2.3 Biểu diễn ñường ñẳng liều của CTV, PTV, và GTV trong ung thư trực tràng
ñược chụp bởi CT trong việc lập kế hoạch ñiều trị
Một cách lý tưởng, liều lượng chỉ phân bố trên thể tích bia lập kế hoạch. Tuy nhiên, do những hạn chế của kỹ thuật điều trị tia xạ, mục đích này khơng thể thực hiện
ñược, và ñiều này dẫn ñến việc phải xác định một thể tích điều trị. Khi một liều lượng
tối thiểu đối với một thể tích bia lập kế hoạch đã được chọn một cách thích hợp, trong một số trường hợp, thể tích điều trị thường lớn hơn nhiều so với thể tích bia lập kế
hoạch.
2.4.2.6. Thể tích chiếu xạ
Thể tích chiếu xạ là thể tích mà các mơ nhận được một lượng liều được coi là có ý nghĩa trong việc liên quan đến tổng liều chịu được của các mơ lành.
Việc so sánh giữa các thể tích ñiều trị và thể tích chiếu xạ ñối với những sự
phân bố chùm tia khác nhau có thể được sử dụng như là một phần của quá trình lựa
CHƯƠNG 3
MÔ PHỎNG MCNP CHO NGUỒN ðƠN KÊNH TRONG THIẾT BỊ XẠ PHẪU LEKSELL GAMMA KNIFE
Chương này trình bày cách thức mơ phỏng nguồn đơn kênh trong thiết bị LGK bằng chương trình MCNP5. ðầu tiên chúng tôi giới thiệu về phương pháp Monte
Carlo, chương trình mơ phỏng MCNP5 và tính ưu việt của chương trình, trong đó
chúng tơi cũng giải thích vì sao chọn chương trình MCNP5 cho bài tốn mơ phỏng này. Sau đó chúng tơi sẽ giới thiệu q trình mơ phỏng nguồn đơn kênh bao gồm việc mô phỏng cấu trúc hình học của một nguồn đơn kênh, cách bố trí các vật liệu trong
nguồn, qua ñó rút ra ñược kết quả phân bố liều hấp thụ trên các trục Ox, Oy và Oz ñối với nguồn ñơn kênh.