L ỜI MỞ ĐẦ U
4.3Đánh giá kết quả tính toán phân bố liều trên phantom CT
Phantom CT được xây dựng dựa trên bộ số liệu chụp ảnh CT một ca ung thư
phổi của một bệnh nhân cụ thểở bệnh viện Đa khoa Kiên Giang. Cùng với đó là tiến hành sử dụng chương trình CODIM để đọc số liệu hình ảnh, chuyển đổi dữ liệu đó
thành input file và tiến hành tính liều trên MCNP5. Hình bên dưới mô tả giao diện làm việc của chương trình CODIM.
34
Hình 4.3: Giao diện chuyển đổi của chương trình CODIM ( CONVERT VIEW )
Kích thước của phantom CT
Mỗi voxel được xây dựng có kích thước 0,08945×0,08945×0,6 cm3. Kích thước của phantom được xây dựng trong MCNP5 như sau:
x: -22,8992 cm đến 22,8992 cm. y: 22,8992 cm đến 22,8992 cm. z: -70,425 cm đến -116,198 cm.
Các thông sốđược thiết lập trên từng hướng chiếu
Quá trình mô phỏng được thực hiện theo ba trường chiếu với chùm photon năng lượng 15 MV ứng với mỗi trường, tọa độ vị trí trung tâm X = 0,8 cm, Y = -2,5 cm và Z = -90,3 cm với các trường chiếu như sau:
35
- Trường một ứng với góc quay 600 so với phương thẳng đứng từ trên xuống, với
kích thước trường chiếu là 11,3 cm x 10,8 cm (tương ứng với độ mở rộng theo hai
hướng trên trục x và y) với chất lượng chùm tia được thiết lập là 100%.
- Trường hai ứng với góc quay 1540 so với phương thẳng đứng từ trên xuống, với
kích thước trường chiếu là 10,3 cm x 10,8 cm (tương ứng với độ mở rộng theo hai
hướng trên trục x và y) với chất lượng chùm tia là 100%.
- Trường ba ứng với góc quay 3300 so với phương thẳng đứng từ trên xuống, với
kích thước trường chiếu là 10,4 cm x 10,6 cm (tương ứng với độ mở rộng theo hai
hướng trên trục x và y) với chất lượng chùm tia là 100%.
Tính liều và so sánh với chương trình Prowess Panther(PP)
Quá trình tính liều mô phỏng bằng MCNP5 được thực hiện dưới sự hỗ trợ của
chương trình CODIM dựa trên các thông số được cung cấp một cách đầy đủ. Sau đó,
kết quả mô phỏng được đem đi so sánh với hình ảnh của chương trình lập kế hoạch
điều trị PP. Hình 4.4; 4.5; 4.6 và 4.7 trình bày kết quả tính liều bằng MCNP5 cho slice
trung tâm, slice cách slice trung tâm 6 mm và so sánh các đường đồng liều thu được sau khi mô phỏng bằng MCNP5 với các đường thu được từ PP.
36
Hình 4.4: Kết quả tính liều theo 3 hướng chiếu của MCNP5 được vẽ bằng chương
37
Hình 4.5: Kết quả tính liều theo 3 hướng chiếu của MCNP5 được vẽ bằng chương
trình CODIM (ISODOSE MESHTAL) cho mặt CT trung tâm +1 ( cách slice trung tâm 6 mm) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
38
Hình 4.6: Phân bốcác đường đồng liều được mô phỏng bằng MCNP5
39
Hình 4.6 và 4.7 biểu diễn các vùng nhận các mức liều khác nhau của cả hai
chương trình MCNP5 và PP. Từ vùng liều cao ứng với khu vực có khối u tới vùng liều thấp xa khối u được thể hiện bằng những màu sắc khác nhau. Ở hình 4.6, để tiện cho việc phân biệt giữa các vùng liều, gọi các vùng với liều khác nhau lần lượt với các tên:
màu đỏ thẩm, màu đỏ tươi, màu đỏ và màu cam. Vùng màu đỏ đậm nhất (màu đỏ
thẩm), có liều tác động cao nhất vào khối u ứng với đường 100% liều và được đánh
dấu bởi điểm O, vùng màu đỏít đậm hơn (màu đỏtươi) được đánh dấu bởi điểm A ứng với đường 93,6% liều, vùng được ký hiệu bởi điểm B ứng với vùng màu đỏ ứng với
đường 92,5% liều và vùng màu cam được ký hiệu bởi điểm C ứng với đường 90,1% liều.
Bên cạnh đó từ hình 4.6, cũng cho thấy rằng có một phần liều gây tác động lên lớp lưới giữ cố định bên ngoài từ hai hướng chiếu 600 và 3300, nguyên nhân là do MCNP5 không thể tự loại bỏđược yếu tốlưới giữ cốđịnh này và với hướng chiếu 1540 chương trình cũng không loại bỏ được yếu tố giường nằm. Vì vậy mô phỏng đã không tách được mật độ vật chất của giường và lưới với cơ thể bệnh nhân, dẫn tới khi tính toán liều sẽ phân bố một phần lên giường nằm và lưới giữ trước khi gây tác động lên lớp da.
Bảng 4.2: Tọa độ và liều tương đối được tính bởi MCNP
Vị trí Tọa độ
điểm ảnh
Liều tương đối
MCNP (%)
Liều tương đối
Prowess Panther (%) Phần trăm chênh lệch (%) O (297;251) 100 100 0 A (275;261) 93,6 95,0 2,4 B (264;269) 92,5 92,0 0,5 C (251;278) 90,1 88,0 2,1
40
Bảng 4.2 trình bày suất liều được tính bằng chương trình MCNP và chương
trình Prowess Panther cho bốn điểm mà ta đã đánh dấu trong hình 4.6 ở trên. Vì không
có đủ thông tin về thông số kỹ thuật của máy gia tốc nên giá trị so sánh với chương
trình Prowess Panther bằng giá trị suất liều tương đối. Ở đây, có thể thấy rằng việc so sánh suất liều tương đối của mô phỏng bằng MCNP và bằng chương trình Prowess Panther có giá trị khá phù hợp với nhau, khi so sánh giữa các vùng suất liều độ chênh lệch của 2 chương trình là nhỏ hơn 2%. Bảng 4.2 cũng cho thấy chương trình mô phỏng đã phân biệt được các vùng liều 98%, 95%, 92% và 88% như chương trình Prowess, điều đó chứng tỏ rằng việc ứng dụng mô phỏng MCNP5 cho trường hợp này
có độ tin cậy cao.
Như vậy, sự phân bố các đường đồng liều thu được từ cả hai chương trình MCNP5 và Prowess Panther là khá trùng khớp với nhau. Vùng nhận liều cao gần như
trùng khớp giữa hai chương trình. Có phân biệt được giữa các vùng liều khác nhau thông qua những màu khác nhau. Điểm liều cực đại (max isodose) đảm bảo nằm đúng
vào khối u giống như tính bằng Prowess Panther. Mặc dù vậy cũng còn những hạn chế
nhất định, chẳng hạn tuy đã phân biệt được các vùng liều khác nhau, nhưng sự phân biệt là chưa rõ nét và dứt khoát. Các vùng liều vẫn còn nhiều chỗ chồng lên nhau, gây ra liều nhiễu tại các vùng liều, dẫn tới việc chênh lệch suất liều giữa hai chương trình. Nguyên nhân dẫn tới những hạn chế nêu trên là do một sốnguyên nhân như sau:
Thăng giáng trong MCNP5 vẫn còn khá cao, việc tính toán liều còn sai lệch, dẫn tới sai số trong việc phân tách các vùng liều. Thuật toán Monter Carlo đòi hỏi thời gian tính toán lâu và thống kê lớn. Trong khi đó, chương trình Prowess Panther (PP) sử
dụng dữ liệu bán thực nghiệm và phương pháp tất định nên có thăng giáng thống kê tốt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hơn. Trong quá trình tính toán, chương trình Prowess Panther cũng đã tự động loại bỏ
những vật mốc trên CT bệnh nhân như lưới giữ cốđịnh bệnh nhân, mặt nạ, dây chì và giường nằm trong khi chương trình mô phỏng bằng MCNP5 lại không thể loại bỏ được. Một nguyên nhân nữa có thể kể đến là một hạn chế của chương trình CODIM
41
trong việc sử dụng bộ số liệu chuyển đổi liều kerma sang liều hấp thụ của các mô trong
cơ thể có thể sẽ khác so với hệ số mà phần mềm Prowess Panther đã sử dụng. Đồng thời, những yếu tố về cường độ, thời gian phát tia, trường chiếu, kích thước và thành phần cấu tạo chính xác của các thành phần trong đầu máy gia tốc cũng như là có thể sẽ
có những sai khác nhất định nên dẫn đến sự sai lệch. Một vấn đề cũng làm ảnh hưởng không nhỏđến độ sai lêch này là thành phần vật chất, mật độ và cấu tạo của các mô cơ
42
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trong những năm qua, phương pháp mô phỏng Monter Carlo nói chung và phần mềm mô phỏng MCNP nói riêng đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong lĩnh vực Y học Hạt Nhân, việc ứng dụng thành
công chương trình mô phỏng MCNP trong mô phỏng tính toán liều xạ trị điều trị ung
thư đã đem lại nhiều lợi ích khá đáng kể bởi những ưu điểm mà phương pháp này đem đến.
Thông qua tìm hiểu cấu hình đầu máy gia tốc tuyến tính PRIMUS sử dụng trong xạ trị và dựa trên bộ số liệu của một ca xạ trị ung thư cụ thể. Trong khóa luận này, đã kế thừa được chương trình mô phỏng máy gia tốc PRIMUS bằng chương trình MCNP5
và chương trình CODIM của tác giả Lê Thanh Xuân [6] để mô phỏng cho trường hợp lập kế hoạch mô phỏng cho bệnh nhân ung thư phổi tại Bệnh viện Kiên Giang và kết quảthu được phù hợp tốt khi so sánh với chương trình mô phỏng lập kế hoạch Prowess Panther hiện có tại bệnh viện.
Những kết quảđã đạt được:
- Xây dựng được hình ảnh chụp CT trên bệnh nhân thực tế lấy từ bệnh viện Đa khoa Kiên Giang để đưa vào MCNP5 thông qua phần mềm CODIM.
- Thiết lập được chính xác các trường chiếu của máy gia tốc lên phantom
người phù hợp với trường hợp lập kế hoạch cho bệnh nhân thực tế tại Bệnh viện.
- Kết quả thu được của quá trình mô phỏng sau khi so sánh với kết quả
thực nghiệm từ bệnh viện Đa khoa Kiên Giang cho thấy kết quảthu được từ mô phỏng là khá tốt, có độ tin cậy cao. Các đường đồng liều cũng như
liều nhận vào các cơ quan và khối u khá trùng khớp, mặc dù có sai số nhưng vẫn bảo đảm được tính đúng đắn của kết quảthu được.
43
Tuy nhiên, bên cạnh những kết quảđạt được còn có một số hạn chế nhất định. - Chưa linh hoạt trong việc thiết lập các trường chiếu khác nhau trong mô
phỏng.
- Chưa xửlý được phần nhiễu do thăng giáng trong mô phỏng MCNP5 của
chương trình CODIM.
- Mặc dù đã áp dụng các phương pháp giúp rút ngắn thời gian tính toán của MCNP5 nhưng thời gian tính toán của MCNP5 vẫn là một hạn chế, thời gian chạy hoàn thành mô phỏng có thể vào khoảng từ 5 tới 10 ngày. Vì vậy, sai số thống kê và thăng giáng trong mô phỏng này vẫn còn lớn dẫn tới khó phân tách các vùng có suất liều cao làm ảnh hưởng tới phân bố suất liều giữa các vùng.
Để cải thiện những khó khăn, hạn chế trên cần phải xây dựng phương án làm
giảm thời gian tính toán. Sử dụng một số kỹ thuật giảm nhiễu phân bố liều trong mô phỏng MCNP do thăng giáng gây nên.
MCNP5 không chỉ hữu hiệu trong việc mô phỏng tính toán liều xạ trị, mà còn
được ứng dụng trong khá nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như kiểm chứng các (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
phép đo chiều dày vật liệu, áp dụng trong việc tính toán hiệu suất của DET HPGe GEM 15P4,… Trong tương lai, các nghiên cứu vềứng dụng MCNP rất có ích cho công
tác đào tạo nhằm phát triển nguồn nhận lực về lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp ở Việt Nam.
44
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1]. Phan Sỹ Anh, Trần Xuân Trường, Mai Trọng Khoa, Nguyễn Đắc Nhật, Nguyễn Thị The, Nguyễn Thành Chương, Đào Thị Bích Thủy, Trần Đình Hà (2005), Y
học Hạt Nhân, ĐH Y Hà Nội.
[2]. Nguyễn Xuân Cử, Bùi Diệu (2011), Cơ sở Vật Lý và những tiến bộ về kỹ thuật xạ trị, NXB Y học, Hà Nội.
[3]. Hà Văn Hải (2010), Luận văn: Xác định một vài thông số đặc trưng của chùm
electron năng lượng 6MeV, 9MeV, 15MeV phát ra từ máy gia tốc PRIMUS
dùng trong xạ trị, TP Hồ Chí Minh.
[4]. Phan Thị Thành Lý (2009), Luận văn: Tính toán liều gây bởi chùm tia photon từ
máy gia tốc dùng Monte Carlo code EGSnrc, TP Hồ Chí Minh.
[5]. Đặng Nguyên Phương (2012), Hướng dẫn sử dụng MCNP cho hệ điều hành
Window, TP Hồ chí Minh.
[6]. Lê Thanh Xuân (2010), Luận văn: Mô phỏng máy gai tốc tuyến tính dùng trong xạ trị bằng phương pháp Monte Carlo, TP Hồ Chí Minh.
Tiếng Anh
[7]. Ann Barrett, Jane Dobbs, Stephen Morris, Tom Roques (2008), Paractical
Radiotherapy Planning, pp.48-257.
[8]. Micheal Goitein (2008), Radiation Oncology: A Physicssts – Eye View, pp.111- 114.
[9]. Prowess (2003), Prowess Panther User Manual.
Trang mạng
45 [11]. http://ungthu.net.vn/cac-phuong-phap-dieu-tri-ung-thu. [12]. http://benhvienungbuouhungviet.vn/tin-tuc/who-canh-bao-bung-phat-dich-ung- thu.aspx [13]. http://www.khoahoc.com.vn/doisong/yhoc/suc-khoe/22269_gen-bao-ve-co-the- khoi-ung-thu-phoi.aspx [14]. http://medlatec.vn/chi-tiet/can-lam-sang/-phat-hien-som-ung-thu-da-day--22- 4350.aspx [15]. http://dieutriungthu.net/dieu-tri-ung-thu/xa-tri-bao-ton-trong-cac-truong-hop- ung-thu-vu-giai-doan-som-bang-may-xa-tri-trong-suat-lieu-cao.aspx [16]. http://www.bvtwhue.com.vn/index.asp?folder=KHOALAMSAN&lang=vn&q= 32 [17]. http://ungthubachmai.com.vn/kin-thc-y-khoa/item/1328-x%E1%BA%A1- tr%E1%BB%8B-c%C3%A1c-ph%C6%B0%C6%A1ng-ph%C3%A1p- x%E1%BA%A1-tr%E1%BB%8B.html