Quy trình thu thập dữ liệu chùm tia trước điều trị (Commisioning) là quy trình vật lý liên quan mọi thông tin, số liệu chùm tia mà khi lập kế hoạch xạ trị sẽ cần đến và để cho việc tính toán trong điều trị thực tế sau này. Chúng bao gồm các thông số về liều lượng như suất liều với các mức năng lượng khác nhau của chùm tia, các số liệu về liều sâu phần trăm và các bản đồ đồng liều hay các dữ kiện tương tự (vùng bán dạ, độ đối xứng, độ bằng phẳng...) được lưu trữ trong máy tính dùng cho việc lập kế hoạch điều trị [2],[8].
Commisioning đối với các thiết bị chiếu xạ ngoài là một công đoạn trong một qui trình được thực hiện theo các bước như sau:
- Thu thập dữ liệu chùm tia bức xạ (commisioning) - Thiết lập những dữ liệu này thành bộ dữ liệu liều.
- Nhập các dữ liệu này vào ngân hàng dữ liệu lập kế hoạch điều trị (Treament Planning)
- Phát triển các qui trình đo liều, lập kế hoạch điều trị và điều trị - Kiểm tra sự chính xác của các qui trình trên
- Thiết lập qui trình và kiểm tra, kiểm soát chất lượng điều trị - Đào tạo cho tất cả các nhân viên có liên quan đến xạ trị
Tùy thuộc vào các hãng sản xuất máy gia tốc khác nhau, các phần mềm lập kế hoạch, thay thế các thiết bị chính khác nhau của máy gia tốc mà thời gian đòi hỏi cho việc commisioning cũng khác nhau.
1.3.1. Đo liều chùm photon
1.3.1.1. Liều sâu phần trăm tại trục trung tâm (PDD)
Đo liều sâu phần trăm tại trục trung tâm là công việc đầu tiên trong qui trình commissioning, để thực hiện công việc này, bề mặt của phantom nước được đặt ở một khoảng cách nhất định nào đó (thông thường là 100 cm) hoặc là điểm đồng tâm. Dữ liệu về liều lượng phụ thuộc vào độ sâu theo chiều thẳng đứng của buồng ion hóa trong phantom nước sẽ được đo lường từ đáy đến bề mặt của phantom.
Các giá trị PDD nên được đo lường trong khoảng kích thước trường chiếu từ 3x3 cm đến 40x40 cm. Sự gia tăng giữa các trường chiếu không nên lớn hơn 5 cm, thông thường là 2 cm. Độ sâu đo liều tối đa thường trong khoảng 35 - 40 cm.
1.3.1.2. Hệ số liều lối ra
Liều lượng lối ra (cGy/MU) sẽ tăng khi tăng kích thước của ống chuẩn trực hoặc kích thước trường chiếu. Sự tăng lên này có thể đo được khi đo liều tại điểm độ sâu liều cực đại zmax với mỗi kích thước trường chiếu khác nhau.
Thay vì làm việc đó, sự gia tăng của liều lối ra có thể đo được bằng cách làm khớp chiều sâu cho mỗi trường chiếu và liều lối ra tại zmax , sử dụng giá trị xấp xỉ liều sâu phần trăm tại trục trung tâm.
Tuy không đề cập đến vấn đề kỹ thuật nào được sử dụng, nhưng sự gia tăng của liều lối ra phải được chuẩn hóa đối với liều bức xạ lối ra của trường chiếu chuẩn, đó là trường chiếu 10 x 10 cm. Kết quả của hệ số này được tham khảo như là hệ số lối ra.
1.3.1.3. Hệ số truyền qua khay
Hầu hết các máy gia tốc điều trị nếu không được trang bị collimator đa lá thì thường có ống chuẩn trực kích thước hình chữ nhật. Trong khi kích thước của thể tích điều trị hiếm khi có dạng hình chữ nhật, vì vậy cần các khối che chắn có mật độ lớn được sử dụng để bảo vệ các tổ chức lành không bị chiếu xạ, nhất là những tổ chức lành có độ nhạy cảm phóng xạ cao. Những khối che chắn này được làm từ các hợp kim khác nhau, tùy thuộc và các nhà cung cấp
máy gia tốc. Trong rất nhiều trường hợp, các khối che chắn (block) được gắn trên các khay plastic để cố định vị trí chính xác các khối đó. Các khay này lại nằm trong trường chiếu xạ vì vậy lượng bức xạ truyền qua khay so với lượng bức xạ phát ra phải được đo đạc, có hệ số truyền qua để tính toán liều nhận được của bệnh nhân.
Sự truyền qua của đối với các khay rắn có thể đo được dễ dàng bằng cách đặt buồng ion hóa trên trục trung tâm tại độ sâu 5 cm trong phantom với kích thước trường chiếu là 10x10 cm. Hệ số tín hiệu thu được từ buồng ion hóa khi chiếu xạ có khay so với không có khay là hệ số truyền qua khay. Mặc dù hệ số truyền qua khay nên được đo lường ở một số độ sâu và kích thước trường chiếu khác nhau nhưng hệ số này thường ít thay đổi và phụ thuộc vào một loại khay nhất định nên một giá trị có thể sử dụng cho tất cả các độ sâu và kích thước trường chiếu khác nhau.
1.3.1.4. Hệ số truyền qua nêm tại trục trung tâm
Nêm được sử dụng để tạo hình dáng phân bố của trường điều trị chiếu xạ. Hệ số truyền qua nêm tại trục trung tâm là hệ số của liều tại một độ sâu xác định trên trục trung tâm của một trường chiếu có kích thước nhất định khi đặt nêm trong trường chiếu xạ với liều trong cùng điều kiện khi không có nêm đặt trong trường chiếu.
Để xác định hệ số truyền qua nêm tại trục trung tâm đối với một trường chiếu tại độ sâu nhất định, buồng ion hóa nên được đặt ở trục trung tâm của trường chiếu và trục của nó song song với độ dày nhất định của nêm. Sự đo lường được tiến hành với nêm tại vị trí ban đầu của nêm và vị trí nêm quay 1800. Việc thiết lập này nhằm kiểm tra nêm và buồng iôn hóa được đặt đúng vị trí.
1.3.1.5. Nêm động
Máy gia tốc tuyến tính hiện đại thường có một nêm với góc cố định, tuy nhiên có thể chuyển động ra hoặc vào trong trường tia. Các góc nêm khác được tính toán thông qua việc thay đổi suất liều của chùm tia. Kỹ thuật này là kỹ thuật nêm động. Những thao tác kỹ thuật lâm sàng có nêm động yêu cầu
phải có những thông tin đo lường về liều sâu phần trăm tại trục trung tâm, hệ số truyền qua nêm tại trục trung tâm và dữ liệu các thông số vật lý chùm tia khi có nêm động.
1.3.1.6. Dữ liệu chùm tia theo chiều ngang (Beam Profile)
Sự phân bố của liều tại bất kỳ điểm nào trong chùm tia xạ phải được biết trong quá trình lập kế hoạch. Dữ liệu chùm tia theo chiều ngang tiến hành nhằm xác định liều tại một điểm không nằm trên trục trung tâm. Thông thường, dữ liệu tại một điểm không nằm trên trục được danh định hóa với liều tại một điểm nằm trên trục trung tâm ở cùng độ sâu. Những dữ liệu này được tham khảo với hệ số lệch trục (OAR), nó kết hợp với dữ liệu tại trục trung tâm tạo ra các đường cong đồng liều (Isodose curve).
Số lượng của dữ liệu và độ sâu các dữ liệu này thu được phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống lập kế hoạch (TPS), tùy thuộc vào độ chính xác của thuật toán trong phần mềm TPS. Một điều hiển nhiên là những dữ liệu chùm tia này nên được đo cả khi có nêm và không có nêm. Dữ liệu chùm tia khi có nêm có thể kết hợp với liều sâu phần trăm tại trục trung tâm và góc nêm sẽ tạo ra các đường cong đồng liều khi có nêm. Bất kỳ sự thay đổi nào của hệ số nêm (WF) sẽ làm thay đổi các đường cong đồng liều tại các độ sâu khác nhau.
1.3.2. Đo liều chùm electron
1.3.2.1. Đo liều sâu phần trăm trục trung tâm (PDD)
Các giá trị liều sâu phần trăm trục trung tâm chùm electron có thể đo với buồng ion hóa hình trụ và buồng ion hóa phẳng song song, diodes và film.
Điểm hiệu dụng của phép đo đối với các buồng ion hóa phẳng song song là bề mặt của cửa sổ lối vào. Còn đối với các buồng hình trụ, điểm hiệu dụng dịch chuyển từ tâm buồng đến 0,6 bán kính khoang chứa khí phía trước nguồn.
Liều sâu phần trăm là một trong những đặc tính vật lý cơ bản, quan trọng của chùm electron thu được bằng cách đo sự phân bố liều bức xạ như một hàm số của độ sâu, dọc theo trục trung tâm của chùm tia trong môi trường đồng nhất. Hình ảnh phân bố liều sâu theo trục trung tâm của một số mức năng lượng electron được minh họa trên hình dưới.
Hình 1.24. Đường cong PDD một số năng lượng electron với cùng một applicator
Toàn bộ các đường cong có hình dạng tương tự nhau, tiếp theo vùng cân bằng điện tích, ngoài giới hạn liều lượng đỉnh là sự giảm nhanh đến giá trị
“phông” thấp. Sự khác nhau rõ rệt nhất giữa các đường cong là giới hạn của chúng trong mọi trường chiếu xạ. Điều này liên quan đến năng lượng của chùm tia và đó là yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất tới sự phân bố của liều hấp thụ. Những yếu tố khác, chẳng hạn kích thước trường chiếu, khoảng cách từ nguồn đến bề mặt hoặc môi trường tương tác cũng chỉ là những ảnh hưởng tương đối nhỏ.
1.3.2.2. Liều lối ra
Liều bức xạ lối ra (cGy/MU) như là một hàm của kích thước trường chiếu và được xác định tại độ sâu liều cực đại zmax với khoảng cách SSD tiêu chuẩn. Trong kỹ thuật xạ trị bằng electron hiện nay, người ta thường sử dụng các applicator với kích thước từ 5 x 5 cm2 đến 25 x 25 cm2 với 5 cm tăng dần.
Mục đích của các applicator là khác nhau, phụ thuộc vào các nhà sản xuất.
Một số applicator để giảm vùng bán dạ, trong khi một số khác sử dụng để tránh tán xạ electron ở bên cạnh ống chuẩn trục hình nón để tăng sự bằng phẳng cho trường chiếu. Liều lối ra cho mỗi ống chuẩn trục hình nón phải được xác định cho mỗi mức năng lượng. Giá trị này thông thường được tham khảo như là hệ số applicator hơn là hệ số lối ra.
1.3.2.3. Dữ liệu chùm tia theo chiều ngang (Beam Profile)
Đối với chùm photon, dữ liệu chùm tia được đo lường theo chiều ngang để xác định phân bố liều tại một vị trí không nằm trên trục của chùm photon.
Những thông tin này kết hợp với liều sâu phần trăm tại trục trung tâm để tạo nên sự phân bố các đường đồng liều. Số lượng các dữ liệu chùm tia theo chiều ngang và độ sâu phải thực hiện phụ thuộc vào dữ liệu cần nạp vào ngân hàng dữ liệu phần mềm lập kế hoạch.
Những dữ liệu chùm tia theo chiều ngang đối với chùm electron cũng như vậy, được thu nhận trong phantom nước với buồng ion hóa nhỏ. Bề mặt của phantom được đặt tại độ sâu cách nguồn 100cm và buồng ion hóa sẽ quét vuông góc với trục trung tâm để thu thập dữ liệu.