1.2. Các phương pháp xạ trị, thiết bị xạ trị
1.2.2. Những khái niệm cơ bản trong vật lý xạ trị ung thư
• Cân bằng điện tích (Build-Up):
Là hiện tượng vật lý, xảy ra khi các chùm photon năng lượng cao tương tác với môi trường sinh ra các electron thứ cấp. Tùy theo năng lượng photon và môi trường tương tác, những electron này cũng sẽ tham gia tương tác với môi trường. Liều lượng cực đại (Dmax) sẽ đạt được tại độ sâu nào đó trong môi trường khi các electron đạt đến sự cân bằng [2],[5]. Miền giới hạn giữa bề mặt môi trường (mặt da) và độ sâu đạt liều lượng cực đại rất có ý nghĩa trong xạ trị, thông qua việc lựa chọn năng lượng chùm tia.
Hình 1.3: Vùng cân bằng điện tích
• Liều sâu phần trăm (PDD):
Là liều hấp thụ của một điểm nằm tại độ sâu nào đó được biểu thị bằng phần trăm so với liều hấp thụ tại điểm tham khảo (thường là điểm có liều lượng cực đại) nằm trên trục trung tâm của chùm tia .
Hình 1.4: Đường cong PDD các photon năng lượng khác nhau
• Tỷ số mô - không khí (TAR):
Là tỷ số của liều lượng tại một điểm nào đó trong môi trường (nước hoặc tương đương mô) so với liều lượng tại cùng điểm đó được đo trong không khí [6],[8],[15].
Hình 1.5: Mô hình xác định tỷ số mô-không khí TAR
• Hệ số tán xạ của collimator:
Là các giá trị liều bức xạ đo được trong không khí và tăng lên theo sự tăng của độ mở collimator (tăng theo diện tích trường chiếu).
• Kích thước trường chiếu:
Là một kích thước hình học được xác định bởi giới hạn của đường đồng liều 50% của trường chiếu đó [8].
• Vùng nửa tối - hay vùng bán dạ (Penumbra):
Hình 1.6: Vùng bán dạ
Là vùng nằm gần mép của biên các trường chiếu, ở đó liều lượng giảm một cách nhanh chóng. Độ rộng của vùng bán dạ phụ thuộc vào kích thước của nguồn, vào khoảng cách từ nguồn đến giới hạn cuối của collimator và vào khoảng cách từ nguồn đến bề mặt da (bề mặt phantom) [8],[15].
• Bản đồ đồng liều:
Là tập hợp một số các đường cong đồng liều của một trường chiếu và chúng thường mô tả độ chênh lệch về liều lượng giữa các đường là 10%
[8],[15]. Liều lượng tại các điểm trung gian khác có thể được xác định bằng cách nội suy giữa các đường. Bản đồ đồng liều sẽ có hình dạng khác nhau với các kích thước trường chiếu khác nhau, với nguồn bức xạ có các mức năng lượng khác nhau.
penumbr a
• Lọc, nêm:
Là một loại dụng cụ hấp thụ (thường dùng chì) được lồng vào chùm tia, làm biến dạng chùm tia và vì vậy nó cũng làm giảm suất liều chùm tia đó. Hệ số truyền qua nêm biểu thị tỷ số của suất liều trên trục trung tâm của chùm tia khi có và khi không có nêm. Góc là góc tạo bởi đường vuông góc trục trung tâm chùm tia và đường đồng liều 50% và tại đểm giao nhau của chúng trên trục trung tâm [2] ,[8].
Hình 1.7: Bản đồ các đường đồng liều không có nêm và có nêm
• Liều hấp thụ
- Định nghĩa: liều hấp thụ D là năng lượng bị hấp thụ bởi một đơn vị khối lượng vất chất mà bức xạ đi qua [6].
D = dE/dm
+ dE: năng lượng của bức xạ bị hấp thụ bởi vật chất có khối lượng là dm.
+ Đơn vị trong hệ SI là Gray (Gy): 1Gy = 1J/kg + Đơn vị cũ là rad; 1Gy = 100 rad.
+ Suất liều hấp thụ: là liều lượng hấp thụ trong một đơn vị thời gian.
Đơn vị là Gray/giây (Gy/s)
• Liều tương đương
- Định nghĩa: liều tương đương HT,R trong mô hoặc cơ quan T do bức xạ R gây ra là liều hấp thụ trong mô hoặc cơ quan đó nhân với trọng số của bức xạ WR tác dụng lên mô hoặc cơ quan đó.
HT,R = DT,R. WR
- Đơn vị đo là Sievert (Sv).
- Đơn vị cũ là Rem. 1Sv = 100 Rem.
Bảng 1.1: Trọng số bức xạ
Loại bức xạ WR
Gamma, tia X, β+ và β- 1
Nơtron chậm hay nhiệt <10keV ~5 Nơtron nhanh và proton tới 10MeV 10 Hạt α và các hạt nhân nặng 10-20
• Liều hiệu dụng
- Định nghĩa: liều hiệu dụng tỷ lệ với liều hấp thụ tức là tỷ lệ với liều tương đương do vậy liều hiệu dụng trong mô hoặc cơ quan T do bức xạ R gây ra là liều tương đương trong mô hoặc cơ quan đó nhân với trọng số mô WT của cơ quan đó.
ET = HT. WT
- Đơn vị đo là Sievert (Sv).
• Liều chiếu
- Định nghĩa: là tổng điện tích các ion cùng dấu được tạo ra trong thể tích không khí ở điều kiện chuẩn (00C, 760mmHg) có khối lượng dm, khi tất cả các điện tử thứ cấp do các photon tạo ra bị hãm hoàn toàn trong thể tích không khí đó.
X = dQ/dm + dQ là tổng điện tích các ion cùng dấu.
+ Đơn vị đo là C/kg.
+ Đơn vị cũ là Roentgen (R): 1C/kg = 3,876.103 R.
- Suất liều chiếu là liều chiếu trong một đơn vị thời gian:
X’ = dX/dt
• KERMA (Kinetic Energy Released in Material)
- Là tổng động năng ban đầu của tất cả các hạt điện tích được giải phóng bởi hạt ion hoá không mang điện trong vật liệu khối lượng dm.
K = dE/dm
- Đơn vị đo là J/kg còn được gọi là Gy.