CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ IMRT
3.3.3 Kiểm tra từng kế hoạch IMRT trước khi điều trị
Do các kế hoạch IMRT yêu cầu tính toán, nội suy rất phức tạp có thể phát sinh các yếu tố ngẫu nhiên không thể tiên đoán trước nên không thể tin tưởng hoàn toàn vào kế hoạch trên TPS mà phải tiến hành đo liều kiểm tra trên phantom. Đó là trách nhiệm của các kỹ sư vật lý xạ trị
Trong phần này ta sẽ tìm hiểu cách kiểm tra việc phân phối liều IMRT- fixed gantry của máy gia tốc bằng cách đo lường vật lý chùm tia để đảm bảo chùm tia khi
73
triển khai điều trị thực tế có thông lượng điều biến đúng như kế hoạch và phân bố liều tổng hợp của các chùm tia trong cơ thể bệnh nhân phù hợp với kế hoạch.Tất cả các thông số phân phối liều của kế hoạch IMRT phải được chuyển giao một cách chính xác để xác minh như:thiết bị phát tia, mức năng lượng, vị trí điểm đồng tâm, góc gantry, góc bàn, góc collimator, kích thước trường chiếu, định dạng MLC, loại nêm, lọc bù, hình thức chuẩn hóa liều, trọng số liều, số MU hoặc MUs...Đặc biệt, vị trí và chuyển động MLC cùng với các liều MU tương ứng phải đúng với các thiết lập đã được phê duyệt trong kế hoạch điều trị.
Việc kiểm tra kế hoạch IMRT trước khi điều trị có thể được chia thành hai lo ại:
xác minh thông lượng từng hướng chiếu đơn (gọi tắt là kiểm tra chùm đơn) và tổng kiểm tra kế hoạch.
Kiểm tra chùm đơn: kiểm tra chùm đơn thường được áp dụng cho kỹ thuật dMLC, trong khi với kỹ thuật step-and-shootthường áp dụng hình thức tổng kiểm tra kế hoạch. Các chùm tia đơnc ủa kế hoạch sẽ chiếu vào trong một phantomnước ở một độ sâu nhất định và được phần mềm QA tính toán lại, công việc này rất tốn thời gian và công sức nên các đơn vị muốn triển khai IMRT thường quy phải được cung cấp các thiết bị QA IMRT chuyên dụng. Nếu sử dụng thiết bị chụp X-quang điện tử EPID (Electronic Portal Imaging Devices), ta có thể tính toán lại và xây dựng được chiều sâu liều lượng.
Ban đ ầu các hệ thống EPID thường được sử dụng cho việc kiểm tra định vị bệnh nhân, hình dạng trường chiếu trước khi điều trị, thay thế cho các giá gắn phim X quang thủ công. Nhưng EPID hiện đại ngày nay còn có thể sử dụng để QA - IMRT.
Về nguyên tắc, phép đo để kiểm tra chùm tia đơn sử dụng EPID là đo lường liều sau khi truyền qua một phantom có hình thái và mật độ tương đương vùng cơ thể cần chiếu xạ sau đó tính toán so sánh với liều truyền qua bệnh nhân c ủa chùm tia trong kế hoạch.
74
Hình 3.35: Bộ phận EPID gắn trên máy gia tốc, đối diện với đầu máy phát tia
Hình 3.36: Thông lượng truyền qua cơ thể bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt của một hướng chiếu trong kế hoạch IMRT (đường nét liền), và liều truyền qua do EPID đo được (chấm vuông)
Hình 3.37 Máy đo MAP CHECK- 2D dùng để
Ngoài ra nếu được trang bị loại máy đo chuyên dụng, chẳng hạn Daily QA, MAP CHECK 2-D) để kiểm tra thông lượng cường độ chùm tia thì công việc QA sẽ đơn giản và chính xác hơn nữa.
75
Tổng kiểm tra kế hoạch: Là việc đo liều phân bố bên trong phantom có mật độ vật chất tương đương mô để kiểm tra xem có phù hợp với các đường đồng liều trong cơ thể bệnh nhân trong kế hoạch IMRT hay không. Có nhiều loại phantom chuyên dụng có sẵn hoặc tự chế tạo và có ba loại đầu dò thường sử dụng là film, diode hoặc TLD.
Hình 3.38: Bộ “BodyPhantom” có thể tháo rời từng lát (trái), phantom ngực nguyên khối (phải)
a b
Hình 3.39: Gắn TLD vào từng lát phantom (a) hoặc chèn film vào giữa các lát (b)
a b
Hình 3.40: Phantom khung chậu tự chế tạo (a), thanh nhựa quấn film EBT3 đo liều tại vị trí bờ trên trực tràng khi QA kế hoạch xạ trị tuyến tiền liệt (b)
Đo liều dùng Film là phương pháp đo liều 2D, cho mật độ quang học kho ảng 1,5 – 1.7 ở mức liều hấp thụ 2Gy. Quy trình QA như sau: chèn các tấm film vào vị trí
76
cần đo trong phantom, chụp CT-sim phantom, áp dụng kế hoạch đã lập để tính liều phân bố trên phantom, chiếu xạ phantom theo đúng kế hoạch, xử lý film, đọc kết quả và so sánh. Nếu sử dụng đầu đo TLD ho ặc điốt bán dẫn thì cũng tiến hành quy trình QA tương tự, chỉ có bước đọc kết quảcủa film, TLD và điốt là khác nhau.
Ví dụ, để đánh giá mức độ ảnh hưởng đến thành trên c ủa trực tràng trong điều trị xạ trị ung thư tuyến tiền liệt, người ta sử dụng một phantom tự chế tạo (ở hình 3.40), chụp CT-sim và áp dụng để QA một kế hoạch xạ trị tuyến tiền liệt IMRT 7 hướng chiếu với phân liều 2Gy, mức năng lượng chùm tia là 6MV. TPS đã tính phân bố đường đồng liều và liều hấp thụ tại 6 điểm đánh dấu trước tại vị trí đặt film.
Sau đó họ đem chiếu xạ 5 phân liều độc lập lên phantom này theo đúng kế hoạch IMRT đã lập rồi xử lý film và thống kê so sánh giữa liều do TPS tính ra và liều đo được tại 6 điểm đánh dấu trên film (bảng 3.4)
a b
Hình 3.41: Phân bố các đường đồng liều trong phantom và mức độ ảnh hưởng đến thành trên của trực tràng ở cả hình ảnh lát cắt ngang (a) và dọc (b).
Điểm đo Liều do TPS tính
Liều đo được trên film EBT3 (cGy)
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5
1 96 96.17 104.93 93.13 94.81 94.16
2 178 183.33 184.59 175.46 180.16 175.93
3 193 197.55 196.14 193.06 196.94 192.83
4 190 196.96 195.1 201.03 196.64 195.72
5 178 190.87 184.21 188.51 188.66 190.66
6 135 127 129.33 134.36 139.68 139.36
Bảng 3.4: Kết quả so sánh liều tính toán và liều đo được
77
(3.10)
(3.11)
Sử dụng các công thức tính chênh lệch liều 3.10 và 3.11 vào số liệu thu được ở bảng trên, ta thấy số điểm chênh lệch liều quá 5% chỉ chiếm 35% trên tổng số 30 điểm đo và chênh lệch lớn nhất là 9%. Sai số này có thể do lỗi đặt vị trí phantom- film khi chiếu xạ hoặc lỗi xử lý film. Nhưng kết quả QA này có thể được chấp nhận là phù hợp với kế hoạch đã lập.
Ngày nay, người ta đã phát triển các mảng đầu dò 4 chiều chuyên dụng để QA các kế hoạch sử dụng kỹ thuật IMRT và các kỹ thuật cao hơn nữa một cách tự động, nhanh chóng và cho độ chính xác cao với số lượng đầu dò cực lớn và phân bố theo 3 chiều và cập nhật kết quả đo theo thời gian thực.
Hình 3.42: Thiết bị QA có tổ hợp các đầu dò 4-D
a b c
Hình 3.43: Kết quả QA phantom 4D các kế hoạch IMRT xạ vòm (a), hạch cổ (b), tuyến tiền liệt (c)
78
Kiểm tra việc triển khai điều trị xạ trị điều biến liều trên bệnh nhân:
Sau khi đã kiểm tra kế hoạch trên phantom, nếu các sai số nằm trong giới hạn cho phép thì kỹ sư còn c ần phải thực hiện thêm bước kiểm tra việc KTV triển khai điều trị lần đầu tiên trên bệnh nhân bao gồm: kiểm tra việc đặt tư thế bệnh nhân, xác định điểm đồng tâm, kiểm tra việc thiết lập (set-up) các thông số máy, đo liều in- vivo tại các vị trí nhạy cảm tia xạ... Các bác sĩ xạ trị phải luôn sẵn sàng để điều chỉnh, sửa đổi và chỉnh sửa bất kỳ khía cạnh c ủa kế hoạch ban đ ầu theo tình trạng lâm sàng của bệnh nhân trong quá trình điều trị.
Kỹ thuật IMRT chỉ có thể thành công nếu tư thế bệnh nhân, vị trí điểm đồng tâm được set-up đúng như lúc chụp CT-sim và giữ nguyên không đối trong suốt quá trình điều trị. Do vậy, trước khi tiến hành chiếu xạ buổi đầu tiên, không thể không tiến hành chụp EPID từng hướng chiếu. Hình ảnh trên EPID bao gồm các tổ chức giải phẫu và hình dạng chùm tia c ủa từng hướng chiếu thực tế và sẽ được dùng để kiểm tra so sánh với hình ảnh BEV tương ứng trong kế hoạch.
Ngoài ra, như đã trình bày ở phần 3.3.3, EPID còn có thể kết hợp với các phần mềm QA hiện đại để kiểm tra chùm tia đơn trong khi điều trị thực tế trên bệnh nhân. Từ kết quả thu được của EPID, phần mềm QA sẽ xây dựng được hình ảnh điều biến liều của chùm tia, so sánh (chồng chập và trừ ảnh) với hình ảnh thông lượng chùm tia mong muốn trong kế hoạch sau đó tính toán, phân tích sai số.
Hình 3.44: Phần mềm QA - EPIDoseTM dựa trên EPID
79
Đo liều in-vivo: Đo liều in-vivo hết sức quan trọng khi áp dụng kỹ thuật IMRT nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng tới các mô lành liên quan, mặc dù trước đó đã tiến hành đo kiểm tra trên phantom. Nó cũng thường được áp dụng để xác định liều hấp thu tại đường giữa các bộ phận khác nhau của cơ thể, nơi có sự điều biến liều chênh lệch lớn. Đo liều in-vivo có thể được chia thành các phép đo liều tại vị trí chùm tia đi vào cơ thể, đo liều tại vị trí lối ra của chùm tia và các phép đo liều trong các khoang của cơ thể (intracavitary).
Đo liều tại vị trí chùm tia đi vào cơ thể để kiểm tra hiệu suất phát tia của máy điều trị cũng như tính chính xác của việc set-up tư thế bệnh nhân hoặc đo liều tại các cơ quan nhậy cảm liên quan như mắt, tuyến giáp, tuyến nước bọt...Đo liều tại vị trí chùm tia đi ra để kiểm tra các tính chính xác của thuật toán tính liều lượng theo những thay đổi mật độ của cơ thể của bệnh nhân. Đo liều trong khoang cơ thể dễ dàng truy cập như các miệng khoang, thực quản, âm đ ạo, bàng quang và trực tràng... để đánh giá mức độ chịu ảnh hưởng của các tổ chức này cũng như xác định tính chính xác của thuật toán tính liều. Chỉ đo liều in-vivo tại một vài vị trí điển hình cũng là phương pháp hiệu quả để đảm bảo chất lượng điều trị.
TLD và đầu dò điốt bán dẫn là các loại đ ầu đo phổ biến nhất được sử dụng cho các mục đích đo liều in-vivo. TLD có lợi thế là nhỏ gọn, tương đương mô, độ phân giải không gian cao và không c ần kèm theo thiết bị đo với dây cáp và dây dẫn nhưng lại cần thời gian ủ và thiết bị đọc kết quả, dù sử dụng máy đọc kết quả TLD tự động thì cũng cần tối thiểu 15 phút. Trong khi đầu đo bằng điốt bán dẫn có lợi thế là cho kết quả đo ngay khi bệnh nhân vẫn còn nằm trên bàn điều trị, do vậy bất cứ sai lệch về liều (quá ± 5% so với kế hoạch) do sai lệch tư thế có thể được chỉnh sửa ngay.
Hình 3.45: Các đầu đo điốt bán dẫn dùng cho các mức năng lượng khác nhau
80
Tất cả các kết quả của quá trình QA và hành động khắc phục sai số nếu có phải được bác sỹ, kỹ sư và KTV xác nhận và lưu trữ trong hồ sơ xạ trị của bệnh nhân.
Kết luận: toàn bộ nội dung chương 3 đã trình bày rõ ràng và đầy đủ về kỹ thuật IMRT: từ khái niệm điều biến liều lượng đến nguyên lý cơ bản của các kỹ thuật điều biến khác nhau và quy trình lập kế hoạch tổng quát chung cho các kỹ thuật này để kỹ sư vật lý có thể hiểu và sử dụng được bất cứ phần mềm lập kế hoạch nào của các nhà s ản suất khác nhau. Một nội dung quan trọng nữa là QA-IMRT cũng đã được trình bày một cách cơ bản trên phương diện ứng dụng thực hành (những kiến thức nghiên cứu chuyên sâu về lý thuyết đo lường này tôi xin dành l ại cho các đề tài riêng)
81