CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ CHUNG VỀ IMRT
3.1 Khái niệm IMRT(Intensity Modulated Radiation Therapy)
3.1.1 Khái ni ệm chung:
IMRT là kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng theo hình thái khối u, đang được sử dụng phổ biến trong lâm sàng. Kỹ thuật IMRT có khả năng tạo ra sự chênh lệch về liều lượng ngay trên một trường chiếu, qua đó có thể phân bố liều lượng theo hình thái khối u và giảm thiểu liều lượng đối với các tổ chức lành liền kề.
IMRT sử dụng tất cả các công cụ của 3D-CRT và còn thêm những đặc trưng mới khác tạo thành rất nhiều kỹ thuật sử dụng, và thực tế đã có nhiều công nghệ phát tia khác nhau như sơ đồ minh họa dưới đây:
Hình 3.1: Các phương pháp xạ trị sử dụng kỹ thuật IMRT
Hình 3.2: Phát tia khi gantry cố định (a), và phát tia khi gantry quay: đồng thời nhiều chùm tia hình quạt song song (b), tomotherapy (c), chùm tia hình nón (d) Trong nội dung luận văn này, tôi xin trình bày hai kỹ thuật IMRT cơ bản có thể áp dụng cho các máy gia tốc hiện nay ở Việt Nam là IMRT sử dụng MLC (dành cho
38
các máy gia tốc đã được trang bị MLC) và IMRT – Jaw only (chỉ sử dụng các ngàm của bộ chuẩn trực, dành cho các máy gia tốc chưa có MLC) (chương 3.2).
3.1.2 Lịch sử phát triển kỹ thuật IMRT
Từ những năm 1960 của thế kỷ trước, trong thực tế lâm sàng, người ta đã sử dụng một vài phương pháp điều trị IMRT đơn giản như dùng “nêm” cơ học (physical wedges) hoặc các bộ lọc (hay còn gọi là bù-trừ mô), bằng những vật liệu tương đương mô (tissue equivalent compensator ).
1984 Lần đầu tiên sản xuất MLC thương mại tại Hoa-Kỳ
1988 Brahme công bố bài báo đầu tiên về phép toán dùng trong quy trình l ập kế hoạch nghịch đảo (inverse planning).
1989 Webb, Mageras và Mohan phát triển mô phỏng để lập kế hoạch nghịch đảo.
1991 Nguyên tắc điều trị phân đoạn-trường chiếu được Boyer và Webb phát triển.
1992 Convery cho thấy kỹ thuật dMLC là khả thi
1994 Bortfeld và Boyer đã tiến hành thí nghiệm kỹ thuật nhiều tĩnh-trường đ ầu tiên (MSF multiple-static-fields).
Cuối những năm 1990, các kỹ thuật IMRT hiện đại trở nên khả thi với sự phát triển tổng hợp của những yếu tố căn bản như:
• Tính toán vi phân liều lượng theo 3-D và quá trình phân liều.
• Kỹ thuật tạo ảnh cho các phân đoạn.
• Thuật toán lập kế hoạch điều trị nghịch đảo.
• Kỹ thuật đảm bảo chất lượng phân bố liều (QA)
2004 Các nhà s ản xuất máy gia tốc xạ trị hiện đại trên thế giới đã đưa ra số lượng lớn hệ thống máy tính và phần mềm đặc biệt tương ứng trong lập kế ho ạch IMRT và có sức cạnh tranh.
3.1.3 Vai trò của IMRT:
IMRT có ưu điểm là tối đa hóa khả năng (xác suất) kiểm soát khối u – Tumour Control Probably (TCP) và giảm thiểu xác suất biến chứng của các mô lành xung
39
quanh – Normal Tissue Complication Probably (NTCP). K ỹ thuật này là tiến bộ vì có những ưu việt trong phân bố liều bức xạ như sau:
• Bù cho những mấp mô đường viền quanh thể tích u.
• Bù cho sự không đồng nhất mô.
• Bù cho những thể tích bia có hình dạng bất thường.
• Tránh liều cao đi qua các tổ chức lành liền kề.
Do vậy những loại bệnh thường được chọn điều trị bằng kỹ thuật IMRT là:
- Ung thư đầu cổ thường có thể tích bia liền kề tủy sống và tuyến nước bọt.
- Ung thư phổi có thể tích bia gần tim, tủy sống, thực quản.
- Ung thư vú trái, ung thư thực quản 1/3 giữa, 1/3 dưới thường gần tim, phổi.
- Ung thư tuyến tiền liệt, ung thư phụ khoa – khoang chậu thường gần bàng quang, trực tràng...
Hiện nay, các công trình nghiên cứu về vai trò – tính ưu việt của IMRT vẫn chỉ tập trung vào 3 loại bệnh phổ biến là: ung thư đầu cổ, ung thư tuyến tiền liệt (UT TTL) và ung thư cổ tử cung.
Với ung thư vùng đ ầu cổ thì IMRT có khả năng bảo vệ tuyến nước bọt và giảm chứng khô miệng. Với ung thư tuyến tiền liệt thì việc bảo vệ được thành trực tràng, giảm viêm bàng quang là lợi thế lớn nhất của IMRT, từ đó làm tăng đáng kể kết quả điều trị. Với ung thư cổ tử cung thì ưu điểm nổi trội của IMRT là bảo vệ được ruột non và tủy xương.Khi những mô lành liền kề được bảo vệ thì có thể cho phép tăng liều vào thể tích u, từ đó sẽ cải thiện được xác suất kiểm soát khối u.
40
Hình 3.3: So sánh khả năng bảo vệ trực tràng của kỹ thuật IMRT (b) so với 3D-CRT (a) khi xạ trị tuyến tiền liệt
a
41
b
Hình 3.4: Kỹ thuật IMRT, sử dụng 9 trường chiếu, xạ trị ung thư vòm, bảo vệ tủy sống và tuyến nước bọt hai bên. (hình a – phân bố liều lượng của từng hướng chiếu trên cùng một lát cắt, hình b – hình REV tổng hợp)
Các ứng dụng lâm sàng c ủa IMRT vẫn còn bị cản trở bởi một số khó khăn, chẳng hạn như:
- Tính phức tạp và thời gian tính toán của các phần mềm lập kế hoạch điều trị nghịch đảo.
- Tính phức tạp của thiết bị được sử dụng cho kỹ thuật IMRT.
- Các vấn đề đảm bảo chất lượng liên quan đến quá trình tối ưu hóa phân bố liều và quá trình phân phối liều IMRT.
Ngoài ra, ở Việt Nam, với số lượng máy gia tốc hiện đ ại quá ít, không đáp ứng được với lượng bệnh nhân ung thư ngày một đông, thì việc điều trị bằng IMRT mất rất nhiều thời gian lại gây thêm quá tải cho các cơ sở xạ trị.
3.1.4 Những yêu cầu quan trọng khi triển khai kỹ thuật IMRT:
Chương trình triển khai kỹ thuật IMRT tại một trung tâm xạ trị cần được xây dựng trên một cơ sở thành thạo về chuyên môn và kinh nghiệm về lâm sàng trong
42
kỹ thuật xạ trị kinh điển 3D-CRT. Trước khi triển khai IMRT, các yêu cầu quan trọng sau đây phải được đáp ứng đầy đủ và đồng bộ:
-Các trang thiết bị như máy gia tốc, CT-sim, hệ thống TPS với máy tính có cấu hình cao, tốc độ xử lý nhanh và phần mềm tương ứng (inverse planning), thiết bị QA hiện đại và phần mềm đồng bộ
-Thiết bị chuẩn đoán hình ảnh tiên tiến như CT, MRI, PET/CT...
-Cán bộ chuyên môn gồm bác sĩ xạ trị, kỹ sư vật lý và kỹ thuật viên có kinh nghiệm thực tế ít nhất 3-5 năm về 3D-CRT.