A. Liều hấp thụ trong nước cho chùm tia chất lượng chuẩn Q0: Liều hấp thụ trong nước tại độ sâu tham khảo zzef đối với chất lượng chùm tia Q0, dưới các điều kiện chuẩn giống như ở phòng thí nghiệm, được xác định theo biểu thức sau:
Dw, Qo = MQo ND,W,Qo (3.27)
Với ND,w,Qo là hệ số định chuẩn buồng ion hóa theo liều hấp thụ đo tại phòng thí nghiệm chuẩn với chùm tia chất lượng chuẩn Q0 (Gy/nC hoặc Gy/rdg), MQo là chỉ số hiển thị của dosimeter (dosimeter reading) đo được trong điều kiện chuẩn giống như ở phòng thí nghiệm (nC hoặc rdg), DW,Qo là liều hấp thụ trong nước của chùm tia chất lượng chuẩn Qo(Gy).
B. Liều hấp thụ trong nước cho chùm tia chất lượng Q: Thông thường chất lượng Q của chùm tia ở bệnh viện là khác với chất lượng Q0 của chùm tia ở phòng thí nghiệm chuẩn. Do đó, liều hấp thụ trong nước (đo tại bệnh viện) ở độ sâu chuẩn zref được xác định kèm theo hệ số hiệu chỉnh kQ,Qo theo biểu thức sau [4]
Dw,Q(zref) = MQ ND,W,Qo kQ,Qo (3.28) Trong đó:
44
ND,W,Qo: hệ số định chuẩn liều hấp thụ của buồng ion hóa nhận được từ phòng thí nghiệm chuẩn (Gy/nC hoặc Gy/rdg).
MQ= MrawkT,Pkskpolkelec, đơn vị nC hoặc rdg.
Giá trị Mraw đọc được trên electrometer; kT,P là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, áp suất; kpol là hệ số hiệu chỉnh sự phân cực; ks là hệ số hiệu chỉnh sự tái hợp của ion trái dấu; kelec là hệ số định chuẩn electrometer.
kQ,Qo: hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia Q so với chùm tia chuẩn Q0. Dw,Q: liều hấp thụ trong nước của chùm tia chất lượng Q(Gy).
C. Hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia: Hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia kQ,Qo được định nghĩa là tỉ số của hệ số chuẩn liều hấp thụ bởi chùm tia chất lượng Q và chùm tia chất lượng chuẩn Q0, [6]:
(3.29)
Nếu sử dụng nguồn Co60 làm chùm tia chất lượng chuẩn thì kQ,Qo được ký hiệu là kQ. Lý tưởng nhất, hệ số hiệu chỉnh chất lượng chùm tia kQ,Qo nên được đo trực tiếp cho mỗi loại buồng ion hóa với chất lượng chùm tia tương tự với chất lượng chùm tia người sử dụng. Thực tế, vì chất lượng chùm tia của người sử dụng không có ở những phòng thí nghiệm chuẩn nên không thể đo được. Vì vậy, kQ,Qo
phải được tính theo lý thuyết. Với điều kiện Bragg-Gray của lý thuyết Spencer - Attix thỏa mãn, biểu thức tổng quát cho kQ,Qo có dạng như sau:
(3.30) Trong đó:
- (sw,air)Q, (sw,air)Qo: tỷ số năng suất hãm của nước và không khí khi sử dụng chùm tia chất lượng Q và chùm tia chất lượng chuẩn Q0.
- (Wair)Qo: năng lượng trung bình để tạo ra 1 căp ion trong buồng ion hóa đối với chùm tia gamma Co60.
45
- (Wair)Q : năng lượng trung bình để tạo ra 1 căp ion trong buồng ion hóa đối khi dùng chùm tia photon chất lượng Q hoặc ion năng.
- Hệ số nhiễu loạn liên quan đến buồng ion hóa, ảnh hưởng tới điều kiện Bragg-Gray.
PQ = Pwall Pcav Pcell Pdis
Với Pwall là hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của thành buồng ion hóa, Pcell là hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của điện cực buồng ion hóa, Pcav là hệ số hiệu chỉnh cho sự khác nhau về thông lượng electron trong hốc khí và môi trường chứa hốc khí, Pdis là hệ số hiệu chỉnh cho sự thay đổi thông lượng electron bởi việc thực hiện phép đo ở một điểm gần nguồn hơn so với độ sâu chuẩn. Đối với những chùm photon và electron được dùng trong xạ trị có (Wair)Q ≈ (Wair)Qo
(3.31) Xác định hệ số phẩm chất chùm tia kQ: Đối với chùm photon năng lượng cao được tạo ra bởi máy gia tốc y tế tuyến tính, phẩm chất chùm tia Q được thể hiện qua tỉ số mô-phantom TPR20,10. Nó là tỉ số của liều hấp thụ ở độ sâu 20 cm và 10 cm trong phantom nước, được xác định với khoảng cách từ tiêu điểm đến tâm buồng ion hóa (SCD) =100 cm và trường bức xạ 10 x 10 cm2 tại mặt phẳng tâm buồng. Tỉ số mô-phantom TPR20,10 có thể được xác định trực tiếp từ việc thiết lập phép đo như
Hình 3.23 thông qua điều kiện chuẩn như Bảng 3.2 để xác định hệ số hiệu chỉnh phẩm chất chùm tia. Ngoài ra, tỉ số mô-phantom TPR20,10 còn có thể được xác định thông qua PDD20,10 theo công thức như sau: [5]:
TPR20,10 = 1.2661PDD20,10- 0.0595 (3.32)
Trong đó: PDD20,10: là tỉ số liều sâu phần trăm tại độ sâu 20cm và 10 cm trong phantom nước, trường xạ 10 x 10cm2 với SSD=100cm.
46
Hình 3.23: Thiết lập phép đo để xác định hệ số phẩm chất chùm tia Q (TPR20,10)
Bảng 3.2: Điều kiện chuẩn cho việc xác định TPR20,10
TT Các đại lượng Các giá trị chuẩn và đặc tính
1 Phantom Nước
2 Buồng ion hóa Hình trụ hoặc phẳng song -song 3 Độ sâu phép đo trong nước 20cm và 10cm
4 Điểm hiệu dụng của buồng ion hóa
-Đối với buồng ion hóa hình trụ: trên trục trung tâm và tại tâm buồng ion hóa
- Đối với buồng phẳng song –song : trên bề mặt trong của cửa sổ và tại tâm của nó
5 SCD (cm) 100
6 Kích thước trường (cm x cm) 10 x 10
D. Giá trị MQ:
Giá trị MQ được xác định thông qua giá trị điện tích thô Mraw(nC) đọc trên màn hình electrometer. Để xác định Mraw chính xác thì điểm quy chiếu của buồng phải được định vị theo các điều kiện chuẩn. Ngoài ra, chúng ta cần phải hiệu chỉnh những đại lượng ảnh hưởng kTP; ks; kpol; kelec để tính giá trị điện tích MQ(nC, rdg).
47
E. Hiệu chỉnh đại lượng ảnh hưởng đến MQ
a. Nhiệt độ, áp suất và độẩm:
Hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất của không khí trong hốc khí của buồng ion hóa đến giá trị liều hấp thụ được cho bởi biểu thức [6]:
(3.34) Trong đó:
- T và P là nhiệt độ và áp suất của hốc khí ở thời điểm đo
- T0 và P0 là nhiệt độ và áp suất chuẩn tại điều kiện tham khảo (P0 = 101,3 kPa và T0=200C).
Chú ý: Nhiệt độ và áp suất trong hốc khí nên có cùng giá trị với nhiệt độ và áp suất khí trong phantom, không nhất thiết trùng với giá trị nhiệt độ, áp suất không khí xung quanh. Đối với những phép đo trong phantom nước, buồng ion hóa không thấm nước (waterproof) nên sử dụng để nhanh chóng có được sự cân bằng nhiệt độ và áp suất giữa không khí xung quanh với không khí trong hốc khí buồng ion hóa. Nếu buồng ion hóa đã được chuẩn ở điều kiện tham khảo với độ ẩm tương đối là 50% và chúng ta sử dụng buồng ion hóa này trong khoảng độ ẩm từ 20% tới 80% thì không cần phải hiệu chỉnh độ ẩm [6]. Nếu hệ số chuẩn được thực hiện ở điều kiện không khí khô thì hệ số hiệu chỉnh độ ẩm nên được sử dụng, đối với nguồn chuẩn
60Co hệ số hiệu chỉnh độ ẩm kh=0,97 [6].
b. Định chuẩn electrometer: Khi buồng ion hóa và electrometer được định chuẩn riêng biệt thì hệ số định chuẩn của mỗi thiết bị sẽ được cung cấp bởi phòng thí nghiệm chuẩn. đặc biệt hệ chuẩn liều hấp thụ trong nước ND,w đối với buồng ion hóa có đơn vị là nGy/nC và hệ số chuẩn đối với electrometer kelec sẽ có đơn vị là nC/rdg, nếu hệ số đọc ra của electrometer trong đơn vị của điện tích (nC) thì hệ số này không có thứ nguyên.
Khi buồng ion hóa và electrometer được định chuẩn chung thì hệ số định chuẩn kết hợp ND,w sẽ có đơn vị là Gy/Rdg hoặc Gy/nC (đơn vị phụ thuộc vào giá trị
48
ghi của electrometer) và không cần sử dụng hệ số định chuẩn electronmeter, khi đó kelec có giá trị là 1.
c. Ảnh hưởng của sự phân cực:
Ảnh hưởng lên giá trị ghi của buồng ion hóa khi sử dụng các thế phân cực ngược của buồng ion hóa phải được kiểm tra, đối với hầu hết các loại buồng ảnh hưởng này sẽ là không đáng kể đối với chùm photon năng lượng cao, đối với các hạt tích điện đặc biệt là electron thì ảnh hưởng này là đáng kể[6], [10]. Khi ảnh hưởng phân cực là đáng kể thì giá trị thật của buồng ghi được nên được tính bằng trung bình của trị tuyệt đối của các giá trị ghi được ứng với hai cách phân cực dương và âm, M+ và M-. Thông thường ta chỉ dùng một kiểu phân cực cho buồng ion hóa. Khi đó cần phải hiệu chỉnh sự phân cực, ảnh hưởng của sự phân cực lên giá trị ghi được của buồng ion hóa sẽ được hiệu chỉnh qua biểu thức sau [6],[10]:
(3.35)
Với M+, M- là giá trị điện tích electromter ghi khi phân cực là dương hoặc âm. M là giá trị điện tích electrometer ghi được ứng với cách phân cực dương hoặc âm đó.
d. Sự tái hợp ion: Không phải mọi điện tích được tạo ra bên trong hốc khí buồng ion hóa đều được tụ tập hoàn toàn về hai điện cực, do có sự tái hợp của những ion trái dấu. Sự tái hợp ion phụ thuộc vào dạng hình học buồng ion hóa và điện thế phân cực cho buồng ion hóa. Để hiệu chỉnh cho sự tái hợp ion, cần đưa vào một hệ số hiệu chỉnh cho sự tái hợp ks. Hệ số hiệu chỉnh này được xác định theo phương pháp sau: khi chùm photon có năng lượng cao dạng xung được chiếu tới buồng ion hóa thì ta sử dụng kỹ thuật hai điện thế để xác định hệ số tái hợp ion ks. Phương pháp này giả định rằng có sự phụ thuộc tuyến tính giữa các tham số nghịch đảo 1/M và 1/V, với M là chỉ số giá trị điện tích đọc trên electrometer tại điện thế V. Trong phương pháp này, ta sử dụng giá trị điện tích đo được M1 và M2 ở hai điện thế, với điện thế V1 làm việc bình thường và điện thế V2 thấp hơn, tỷ số V1/V2 ≥ 2 . Hệ số hiệu chỉnh sự tái hợp tại điện thế làm việc V1, xác định theo biểu thức [6], [10]:
49 ks = a0 + a1 + a2 (3.36)
Các hệ số a0, a1, a2 cho trong Bảng 3.3:
Bảng 3.3: Các hệ số hàm bậc hai đối với tính toán hệ số tái hợp ion ks.
V1/V2 a0 a1 a2 2 2.337 -3.636 2.299 2.5 1.474 -1.587 1.114 3 1.198 -0.875 0.677 3.5 1.080 -0.542 0.463 4 1.022 -0.363 0.341 5 0.975 -0.188 -0.214
50
CHƯƠNG 4 - KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Đo dữ liệu chùm photon với mức năng lượng 6MV trên máy gia tốc Varian tại Bệnh viện Ung bướu Tp HCM.