ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRONG XẠ PHẪU GAMMA KNIFE

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRONG XẠ PHẪU GAMMA KNIFE Theo báo cáo hàng năm của hãng Elekta – Thụy Điển, số bệnh nhân trên toàn thế giới được chẩn đoán các bệnh lý u não, dị dạng mạch máu động tĩnh mạch, rò màng cứng động tĩnh mạch đều gia tăng...

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN MINH TÚ

ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRONG

XẠ PHẪU GAMMA KNIFE

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN MINH TÚ

ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRONG

XẠ PHẪU GAMMA KNIFE

Chuyên ngành: VẬT LÝ NGUYÊN TỬ, HẠT NHÂN VÀ NĂNG LƯỢNG CAO

Mã số chuyên ngành: 60 44 05

LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ĐÔNG SƠN

Xin cảm ơn chân thành tất cả Thầy Cô trong bộ môn Vật lý Kỹ Thuật Hạtnhân, khóa cao học K.22 – 2013 đã giảng dạy những kiến thức cơ bản của chuyênngành cao học, tạo mọi điều kiện thuận lợi để hoàn thành việc học tập chuyênngành.

Ngoài ra, tôi cũng xin cảm ơn các Anh Chị, là nhân viên y tế đang công táctại đơn vị Gamma knife – Khoa Ngoại Thần kinh, Bệnh viện Chợ Rẫy, TP.HCM

đã tạo điều kiện thời gian cho tôi học tập chuyên ngành và đóng góp kiến thứcchuyên ngành ngoại Thần kinh rất có ích cho luận văn Cám ơn kỹ sư Bảo Lâmđang công tác tại Khoa Ung Bướu, Bệnh Viện Chợ Rẫy  TP Hồ Chí Minh đãgiúp đỡ và hỗ trợ về thiết bị đo liều, đã đóng góp ý kiến chân thành về phươngpháp đo liều lượng trong xạ trị gia tốc tuyến tính Điều này giúp tôi thực hiệnđược phép đo liều hấp thụ trong xạ phẫu Gamma knife bằng phương pháp buồngion hóa khí

Không từ ngữ nào diễn đạt hết, tôi phải cảm ơn gia đình của tôi đã hoàntoàn ủng hộ, tạo mọi điều kiện tốt nhất trong công việc, cuộc sống để tôi có đượcsức khỏe và thời gian trong giai đoạn thực hiện luận văn này

Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 08 năm 2014

Nguyễn Minh Tú

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1

DANH MỤC CÁC BẢNG 2

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 3

TỔNG QUAN LUẬN VĂN 6

CHƯƠNG 1  CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XẠ PHẪU GAMMA KNIFE 11

1.1 Giới thiệu 11

1.2 Lịch sử hình thành kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife 12

1.3 Tình hình phát triển kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife 13

1.4 Các công cụ trong kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife 15

1.4.1 Khung định vị Leksell: 15

1.4.2 Hệ thống hình ảnh MR, CT, DSA 16

1.4.3 Phần mềm lập kế hoạch  LGP v 5 34 17

1.4.4 Hệ thống thiết bị xạ phẫu Leksell Gamma knife model C 18

1.5 Cơ sở vật lý và sinh học bức xạ 19

1.5.1 Năng lượng phân rã của nguồn 19

1.5.2 Liều hấp thụ trong Gamma knife 20

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 23

CHƯƠNG 2  ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRONG QUY TRÌNH XẠ PHẪU GAMMA KNIFE 24

2.1 Giới thiệu 24

2.2 Quy trình xạ phẫu 25

2.2.1 Đặt khung định vị đầu bệnh nhân: 26

2.2.2 Mô phỏng dữ liệu bằng hình ảnh 29

2.2.3 Lập kế hoạch xạ phẫu 32

2.2.4 Thực hiện xạ phẫu: 35

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 37

CHƯƠNG 3  ĐẢM BẢO LIỀU LƯỢNG PHÓNG XẠ

TRONG XẠ PHẪU GAMMA KNIFE 38

3.1 Giới thiệu 38

3.2 Cơ sở liều lượng trong xạ phẫu 40

3.2.1 Đo liều hấp thụ trong điều kiện Bragg – Gray 40

3.2.2 Hệ số OPF (OutPut Factors) 42

3.3 Đo liều lượng trong xạ phẫu Gamma knife 43

3.3.1 Phương pháp đo liều lượng trong xạ phẫu Gamma knife 45

3.3.2 Protocol đo liều lượng bằng buồng ion hóa khí 48

3.3.2.1 Protocol IAEA TRS – 398 49

3.3.2.2 Protocol AAPM TG – 21 52

3.3.3 Các dụng cụ trong phép đo liều hấp thụ tuyệt đối 53

3.3.3.1 Phantom cầu, Cassette 53

3.3.3.2 Giá đỡ phim (Film holder) 54

3.3.3.3 Hệ thiết bị đo liều buồng ion hóa 54

3.3.3.3.1 Buồng ion hóa Thimble model 9732 – 2 54

3.3.3.3.2 Buồng ion hóa Farmer TN 30013 – 2245 56

3.3.3.3.3 Electrometer MAX  4000 57

3.3.3.4 Liều lượng kế phim ảnh Grafchromic MD – 55 58

3.3.4 Độ chính xác trong phân bố chùm tia phóng xạ 60

3.3.4.1 Độ chính xác và độ lệch chuẩn của phép đo 60

3.3.4.2 Độ chính xác và độ lệch chuẩn trong xạ phẫu LGK 60

3.3.5 Chương trình đo liều hấp thụ tuyệt đối 65

3.3.6 Xác định độ chính xác trong phân bố liều 65

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 69

CHƯƠNG 4  KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 70

4.1 Giới thiệu 70

4.2 Xác định hệ số định chuẩn bằng phương pháp chuẩn chéo 70

4.3 Kết quả suất liều hấp thụ tuyệt đối 76

4.4 Kiểm tra độ tin cậy của giá trị suất liều hấp thụ đo lần một 80

4.5 Đường cong suất liều hấp thụ tuyệt đối theo thời gian 83

4.6 Sai số của suất liều hấp thụ của nhiều tác giả 86

4.7 Suất liều hấp thụ tuyệt đối cho collimator 4 mm, 8 mm, 14 mm 88

4.8 Độ chính xác của chùm tia phóng xạ 889

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 92

KẾT LUẬN LUẬN VĂN 93

Những kết quả của luận văn đã đạt được 93

Những tồn tại của luận văn chưa thực hiện 93

Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

PHỤ LỤC 100

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AAPM American Association of Physics in MedicineABS Acrylonitrin Butadien Styren

IAEA International Atomic Energy Agency

PSDL Primary Standard Dosimetry Laboratoty

SSD Source  Surface Distance

SSDL Secondary Standard Dosimetry Laboratory

TRS Technical Report Series

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Những yếu tố cần đảm bảo chất lượng trong GK 25

Bảng 2.2 Đánh giá kết quả lập kế hoạch LGP 34

Bảng 2.3 Sai số hình học trong lập kế hoạch 35

Bảng 3.1 Thông tin cần thiết cho việc đo liều trong xạ phẫu Gamma knife 45

Bảng 3.2 Liều lượng kế cho việc đo chùm tia photon hẹp 46

Bảng 3.3 Hệ số a0, a1, a2 dùng tính toán hệ số ks 52

Bảng 3.4 Hệ số OPFs đo đạc bởi hãng Elekta 63

Bảng 3.5 Giá trị độ chính xác trong phân bố chùm tia phóng xạ 67

Bảng 4.1 Điều kiện chuẩn đo liều cho chùm photon năng lượng 6 MV 72

Bảng 4.2 Kết quả điện tích ghi nhận bởi Electrometer (10/05/2014) .77

Bảng 4.3 Kết quả điện tích ghi nhận bởi Electrometer (19/07/2014) 81

Bảng 4.4 Suất liều hấp thụ của LGK model C  Bệnh viện Chợ Rẫy 83

Bảng 4.5 Suất liều hấp thụ của LGK model C trong 6 lần đo 84

Bảng 4.6 Sai số của suất liều hấp thụ đo đạc ở các trung tâm Gamma knife 87

Bảng 4.7 Hệ số OPFs đo đạc thực nghiệm (hãng Elekta) 89

Bảng 4.8 Giá trị suất liều hấp thụ tuyệt đối của các collimator 89

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Nguyên lý xạ phẫu Gamma knife 11

Hình 1.2 Số lượng bệnh điều trị bằng xạ phẫu Gamma knife 13

Hình 1.3 Số trung tâm Gamma knife trên thế giới 14

Hình 1.4 Số ca điều trị tại đơn vị Gamma knife (01/01//2013) 14

Hình 1.5 a Khung định vị Leksell b Hộp chỉ thị DSA c Hộp chỉ thị MRI 15

Hình 1.6 Các mốc đánh dấu trên ảnh MRI .16

Hình 1.7 Hệ thống hình ảnh a MRI, b CT, c DSA 16

Hình 1.8 Phần mềm lập kế hoạch LGP v 5 34 17

Hình 1.9 Thiết bị xạ phẫu Leksell Gamma knife model C 18

Hình 1.10 Tiết diện ngang của hệ thống collimator 18

Hình 1.11 Hệ collimator 4 mm, 8 mm, 14 mm, 18 mm 19

Hình 1.12 Thước định vị (Trunnion) 19

Hình 1.13 Phân rã phóng xạ của Co60 20

Hình 1.14 Liều hấp thụ trong nước của 60Co và photon 4 MV, 6 MV 21

Hình 1.15 Liều tương đối theo khoảng cách 22

Hình 2.1 Quy trình xạ phẫu Gamma knife 24

Hình 2.2 Sơ đồ tóm tắt quy trình xạ phẫu Gamma knife 26

Hình 2.3 Đặt khung định vị Leksell 27

Hình 2.4 Kiểm tra khung định vị Leksell 28

Hình 2.5 Ảnh hưởng của điểm đánh dấu vào định vị thương tổn 28

Hình 2.6 Mô phỏng hình ảnh não bằng MRI 29

Hình 2.7 Đo những mốc định vị trên ảnh MRI 31

Hình 2.8 Mô phỏng da đầu của bệnh nhân 31

Hình 2.9 Hình dạng da đầu mô phỏng và sau khi hiệu chỉnh 32

Hình 2.10 Định nghĩa dữ liệu hình ảnh 33

Hình 2.11 Lập kế hoạch bằng phần mềm LGP 33

Hình 2.12 Định nghĩa các thể tích trong xạ phẫu Gamma knife 34

Hình 2.13 Quy trình thực hiện xạ phẫu 36

Hình 2.14 Kiểm tra microswitch của mũ chuẩn trực 37

Hình 3.1 Độ chính xác trong xạ phẫu Gamma knife 38

Hình 3.2 Thiết bị đo liều lượng cho một kênh phóng xạ 39

Hình 3.3 Điều kiện Bragg  Gray trong môi trường nước 40

Hình 3.4 OPFs của collimator 4 mm, 8 mm, 14 mm, 18 mmm 42

Hình 3.5 Công tác đo liều trong xạ phẫu Gamma knife trên thế giới (2010) 44

Hình 3.6 Phantom cầu, Cassette, chốt cố định dùng đo liều hấp thụ 53

Hình 3.7 Giá đỡ phim dùng đo độ chính xác trong phân bố liều hấp thụ 54

Hình 3.8 Buồng ion hóa Thimble model 9732  2 55

Hình 3.9 Buồng ion hóa Farmer TN 30013 – 2245 56

Hình 3.10 Electrometer Max  4000 57

Hình 3.11 Phim Grafchromic MD  55 58

Hình 3.12 Độ tuyến tính về liều của Phim GrafChromic MD  55 59

Hình 3.13 UCP  cơ khí và các trục của tia 61

Hình 3.14 a UCP  cơ khí và UCP  phóng xạ 61

Hình 3.15 Độ chính xác theo 3 hướng X, Y, Z 67

Hình 3.16 Xác định độ chính xác bằng công cụ kiểm tra trunnion 69

Hình 4.1 Thông tin máy xạ trị gia tốc tuyến tính Synergy Platform 71

Hình 4.2 Phương pháp chuẩn chéo buồng ion hóa Thimble model 9732 – 2 theo buồng ion hóa chuẩn Farmer TN 30013 – 2245 72

Hình 4.3 Mô hình hệ đo suất liều hấp thụ tuyệt đối cho thiết bị LGK model C 76

Hình 4.4 Màn hình hiển thị quá trình đo suất liều hấp thụ tuyệt đối 77

Hình 4.5 Suất liều hấp thụ của LGP (10/05/2014) 79

Hình 4.6 Suất liều hấp thụ của LGP (19/07/2014) 82

Hình 4.7 Đường cong fit của suất liều hấp thụ tuyệt đối theo thời gian 85

Hình 4.8 Giá trị và sai số của tham số trong đường chuẩn Y =A+B*X 85 Hình 4.9 Hình học chiếu phim GrafChromic MD  55 90 Hình 4.10 Phim GrafChromic MD  55 sau chiếu xạ 90

TỔNG QUAN LUẬN VĂN

Theo báo cáo hàng năm của hãng Elekta – Thụy Điển, số bệnh nhân trên toàn thếgiới được chẩn đoán các bệnh lý u não, dị dạng mạch máu động tĩnh mạch, rò màngcứng động tĩnh mạch đều gia tăng Các bệnh lý trên có thể được điều trị bằng nhữngphương pháp khác nhau: mổ hở, can thiệp thuyên tắc mạch máu và một phương phápđiều trị hiện đại bằng thiết bị xạ phẫu Leksell Gamma knife Thiết bị xạ phẫu LeksellGamma knife chứa 201 nguồn phóng xạ 60Co có hoạt độ phóng xạ rất lớn, phát ra 201tia gamma với năng lượng trung bình 1,25 MeV, tập trung vào thương tổn nhỏ trongnão với độ chính xác rất cao (nhỏ hơn 0,5 mm) Do đặc thù sinh học về liều lượngphóng xạ của tế bào não, các thương tổn trong não được chỉ định liều lượng điều trị rấtlớn (10 – 25) Gy Vì vậy, đặc điểm nổi bật của kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife là cungcấp liều hấp thụ lớn, chính xác cho thương tổn có kích thước nhỏ trong não và giảmảnh hưởng của tia xạ đến các mô lành xung quanh thương tổn Để việc xạ phẫu đạthiệu quả cao, chúng ta cần phải tính toán liều hấp thụ chính xác về mặt độ lớn và xácđịnh chính xác về mặt hình học cho việc phân bố chùm tia phóng xạ cho thương tổntrong não

Để thực hiện điều này, trước khi tiến hành xạ phẫu, các thiết bị cơ khí có ảnhhưởng đến độ chính xác về mặt hình học cho việc phân bố chùm tia phóng xạ phảiđược kiểm tra hàng ngày, hàng tháng; hàng quý đồng thời phân bố liều hấp thụ tuyệtđối của 60Co được đo đạc trong phantom cầu Polystyrene (mô phỏng đầu bệnh nhân)theo định kì hàng năm Những công việc đó được gọi là thủ tục đảm bảo chất lượngtrong kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife Thủ tục đảm bảo chất lượng trong kỹ thuật xạphẫu Gamma knife có vai trò rất quan trọng, chúng quyết định việc cung cấp một liềuđiều trị chính xác cao về mặt liều lượng lẫn vị trí cho bệnh nhân theo đúng chỉ định Hiện tại, ở cấp quốc tế chưa có một thủ tục tiêu chuẩn chung được sử dụng để đoliều lượng trong xạ phẫu Gamma knife Các nhà Vật lý y khoa của các trung tâmGamma knife trên thế giới đang xây dựng và phát triển những chương trình riêng một

cách chi tiết, luôn cập nhật nhằm đảm bảo việc phân bố chính xác liều lượng phóng xạcho thương tổn trong não bệnh nhân Hiện nay, một số tác giả đã xuất bản những tàiliệu về lĩnh vực này như: “Chương trình đảm bảo chất lượng cho kỹ thuật xạ phẫu”(1995) của nhóm đảm bảo chất lượng trong xạ trị do Gunther H Hartmann biên tập[18]; “Chương trình đảm bảo chất lượng cho các thiết bị Gamma knife” (1995) củaphòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore, Mỹ [8]; TG – 42 (Task Group) về

“Kỹ thuật xạ phẫu Stereotactic” được xuất bản vào 1995 bởi Hiệp hội Vật Lý Y học

Mỹ (AAPM Report No 54) [34] Ngoài ra, những bài báo có nội dung liên quan đếnviệc đảm bảo chất lượng liều lượng trong kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife, dựa trên cáctài liệu của cơ quan nguyên tử năng quốc tế IAEA TRS  227, TRS  398 (sử dụng phổbiến ở Châu Âu và Châu Á) [19, 20] và Hiệp hội Vật lý Y học Mỹ AAPM TG  21, TG– 51 (sử dụng phổ biến ở Mỹ) [40]

Ở Việt Nam, kỹ thuật xạ phẫu Leksell Gamma knife mới được ứng dụng trongđiều trị các bệnh lý về não khoảng 10 năm nên cũng chưa có một tiêu chuẩn đo liềulượng phóng xạ riêng cho thiết bị xạ phẫu này Theo các chuyên gia của hãng Elekta Thụy Điển, cần phải áp dụng một thủ tục đo liều quốc tế đáng tin cậy cho thiết bị xạphẫu Gamma knife Việc chọn lựa một thủ tục đo liều lượng thích hợp cho kỹ thuật xạphẫu Gamma knife dựa trên những tiêu chí như: bảo đảm độ chính xác, dễ thực hiện,kết quả ổn định và đáng tin cậy Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng tài liệu thựchành đo liều hấp thụ của IAEA TRS  398 (2000) để đo liều lượng cho thiết bị xạ phẫuGamma knife model C tại đơn vị Gamma knife – Bệnh viện Chợ Rẫy, TP.HCM

Vì tất cả những lý do trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài luận văn Thạc sĩ:

“Đảm bảo chất lượng trong xạ phẫu Gamma knife”

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

 Giới thiệu một chương trình đảm bảo chất lượng trong kỹ thuật xạ phẫu Gammaknife nhằm nâng cao hiệu quả điều trị cho bệnh nhân

 Xây dựng một tài liệu thiết thực, giúp cho đội nhóm tham gia điều trị cho bệnh nhânbằng phương pháp xạ phẫu Gamma knife đạt hiệu quả tốt.

 Tổng hợp kiến thức, chia sẻ kinh nghiệm thực hành về kỹ thuật xạ phẫu Gammaknife

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

 Thiết bị xạ phẫu Gamma knife Model C, hãng Elekta  Thụy Điển

 Các hệ thống: khung định vị đầu bệnh nhân, lập kế hoạch Leksell Gamma Plan được

sử dụng trong kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife Model C

 Hệ thống đo liều hấp thụ bằng buồng ion hóa Farmer TN 30013  2245 của PTW

Đức, Thimble model 9732  2 của MULTIDATA, Mỹ và Electrometer Max  4000của Elimpex, Áo

 Các tài liệu, bài báo khoa học được cung cấp bởi hãng Elekta Thụy điển và đượcnghiên cứu bởi những nhân viên Vật lý y khoa trên thế giới

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Thu thập và xử lý các thông tin, dữ liệu thu được từ những bài báo của hiệp hội Vật

lý y khoa và thông tin được cung cấp bởi các nhà Vật lý Y khoa làm việc trong lĩnhvực xạ phẫu Gamma knife

 Lập các bảng biểu, trình bày các nội dung của chương trình đảm bảo chất lượngtrong kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife

 Áp dụng quy trình đo liều cho thiết bị xạ phẫu Gamma knife, dựa trên nội dung củacác bài báo khoa học đáng tin cậy, được cung cấp bởi các nhà Vật lý y khoa củahãng Elekta, Thụy Điển, dựa trên nội dung tài liệu bảo dưỡng thiết bị Gamma knifeModel C của hãng Elekta, Thụy Điển, nội dung tài liệu hướng dẫn về đo liều của cơquan năng lượng quốc tế IAEA

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Theo ý nghĩa đó, nội dung của luận văn được trình bày tập trung vào những vấn

đề thiết yếu của kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife, được cấu trúc trình tự logic gồm bốnchương sau đây:

 Chương 1  Cơ sở lý thuyết về xạ phẫu Gamma knife

Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày tổng quan về lịch sử hình thành và tìnhhình phát triển; các công cụ cơ bản nhất; cơ sở vật lý và sinh phóng xạ của kỹ thuật

xạ phẫu Gamma knife Những thông tin trên giúp chúng tôi hiểu rõ vai trò quantrọng của việc đảm bảo chất lượng trong quy trình xạ phẫu Gamma knife (đượctrình bày trong chương 2) và đảm bảo liều lượng phóng xạ trong xạ phẫu Gammaknife (được trình bày trong chương 3) Từ đó, chúng ta thấy rõ việc đảm bảo chấtlượng trong quy trình xạ phẫu Gamma knife dựa trên những yếu tố của việc đảmbảo chất lượng cho hệ thống cơ khí và kỹ thuật phân bố liều lượng phóng xạ củathiết bị xạ phẫu Gamma knife có vai trò rất quan trọng Đây là mục tiêu của luậnvăn

 Chương 2  Đảm bảo chất lượng trong quy trình xạ phẫu Gamma knife

Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày mục tiêu và phương pháp thực hành cácgiai đoạn trong quy trình xạ phẫu Gamma knife theo hướng Vật lý Từ thực tiễnđiều trị bằng phương pháp xạ phẫu Gamma knife, chúng tôi trình bày những sai sót

mà nhân viên Vật lý y khoa gặp phải khi thực hiện quy trình xạ phẫu này Từ đó,chúng tôi phân tích và đưa ra những biện pháp nhằm giảm thiểu sai sót để đảm bảochất lượng cho mỗi giai đoạn trong quy trình xạ phẫu Gamma knife

Quy trình xạ phẫu Gamma knife gồm bốn giai đoạn sau:

 Đặt khung định vị đầu bệnh nhân;

 Mô phỏng dữ liệu bằng hình ảnh;

 Lập kế hoạch xạ phẫu;

 Thực hiện xạ phẫu

 Chương 3  Đảm bảo liều lượng phóng xạ trong xạ phẫu Gamma knife

Trong chương này, chúng tôi giới thiệu các dụng cụ và hệ thống đo liều lượng trong

xạ trị như: buồng ion hóa, phantom cầu Polystyrene và Electrometer Tiếp theo làtrình bày cơ sở lý thuyết và các phương pháp đo liều lượng trong kỹ thuật xạ phẫuGamma knife Chúng tôi quyết định sử dụng phương pháp đo liều lượng theo tàiliệu TRS  398 của IAEA để đo liều hấp thụ tuyệt đối cho chùm tia 60Co tạiisocenter trong phantom cầu Polystyrene cho collimator 18 mm của thiết bị xạ phẫuLeksell Gamma knife Ngoài ra, chúng tôi cũng trình bày phương pháp định lượng

độ chính xác vị trí mà chùm tia phóng xạ phân bố trong thiết bị xạ phẫu LeksellGamma knife

 Chương 4  Kết quả và Bàn luận

Trong chương này, chúng tôi trình bày chi tiết phương pháp chuẩn chéo buồng ionhóa Thimble 9732  2 theo buồng ion hóa Farmer TN 30013 – 2245 ở khoa Ungbướu  bệnh viện Chợ Rẫy bằng máy gia tốc Synergy Platform, Elekta – Thụy Điển.Phương pháp trên giúp xác định giá trị hệ số định chuẩn của buồng ion hóa Thimble

9732  2 theo liều hấp thụ trong nước để phục vụ cho việc đo liều hấp thụ tuyệt đốicho thiết bị xạ phẫu Gamma knife Tiếp đó, chúng tôi trình bày kết quả của phép đođạc suất liều hấp thụ tuyệt đối trong phantom cầu Polystyrene ở điềm isocenter bằngphương pháp buồng ion hóa khí và tính toán sai số tương đối của nó Ngoài ra,chúng tôi cũng đề xuất phương pháp xác định suất liều hấp thụ tuyệt đối của nhữngcollimator đường kính nhỏ hơn 4 mm, 8 mm, 14 mm Việc ước lượng định tính độchính xác của phân bố chùm tia phóng xạ bằng phương pháp phim ảnh cũng sẽ đượctrình bày và phân tích Tất cả các số liệu thu được được đo đạc tại đơn vị Gammaknife và khoa Ung Bướu, bệnh Viện Chợ Rẫy, TP HCM

Kết luận luận văn: Chúng tôi tổng kết những kết quả đã thực hiện được cũng như

những tồn tại của luận văn chưa thực hiện đồng thời định hướng những mục tiêu tiếptheo của luận văn cần nghiên cứu để phát triển luận văn tốt hơn

CHƯƠNG 1  CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XẠ PHẪU GAMMA KNIFE

Kỹ thuật xạ phẫu Leksell Gamma knife được dùng để điều trị các bệnh lý như:các loại u não, dị dạng mạch máu não động tĩnh mạch với độ chính xác rất cao (nhỏhơn 0,5 mm) Do đặc thù sinh học về liều lượng phóng xạ của tế bào não, các thươngtổn được chỉ định liều lượng điều trị rất lớn (10 – 25) Gy Vì vậy, mục tiêu của kỹ thuật

xạ phẫu LGK là cung cấp liều hấp thụ lớn, chính xác cho thương tổn nhỏ trong não vàgiảm ảnh hưởng của tia xạ đến mô lành xung quanh thương tổn

Hình 1.1 Nguyên lý xạ phẫu Gamma knife [10]

Trong chương này, chúng tôi sẽ trình bày tổng quan về lịch sử hình thành và tìnhhình phát triển; các hệ thống cơ bản và cơ sở vật lý phóng xạ của kỹ thuật xạ phẫuLGK Những thông tin trên giúp chúng tôi hiểu được nội dung của quy trình đảm bảo

chất lượng trong xạ phẫu Gamma knife (được trình bày trong chương 2), hiểu rõchương trình đảm bảo liều lượng phóng xạ phân bố trong xạ phẫu Gamma knife (đượctrình bày trong chương 3) Từ đó, chúng tôi thấy rõ việc đảm bảo chất lượng của quytrình xạ phẫu Gamma knife dựa trên những yếu tố của việc đảm bảo chất lượng hệthống cơ khí và kỹ thuật phân bố phóng xạ của thiết bị xạ phẫu LGK có vai trò rất quantrọng Đây cũng là mục tiêu của luận văn.

1.2 Lịch sử hình thành kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife

Năm 1951, Lar Leksell, phẫu thuật viên thần kinh  người Thụy Điển đã phátminh ra nguyên lý xạ phẫu Gamma knife Theo thời gian, nhiều thế hệ thiết bị xạ phẫuLGK được sản xuất với những thay đổi về thiết kế và kỹ thuật chiếu tia [35]:

 1967, mẫu Gamma knife nguyên thủy đầu tiên được xây dựng

 1974, giới thiệu chương trình lập kế hoạch đầu tiên hỗ trợ bởi máy tính

 1986, Leksell Gamma knife thương mại đầu tiên model U được lắp đặt ở trườngđại học Pittsburgh, Mỹ

 1988, Leksell Gamma knife model B được lắp đặt ở viện Karolinska, Thụy Điển

 1990, giới thiệu phần mềm lập kế hoạch điều trị chạy trên hệ điều hành Linux

 1996, tích hợp vào phần mềm lập kế hoạch kỹ thuật hình ảnh học 3 chiều CT,MRI

 1998, tích hợp vào phần mềm lập kế hoạch kỹ thuật vẽ thương tổn bán tự động,thực hiện nhiều vị trí chiếu trong cùng một kế hoạch điều trị

 2000, giới thiệu Leksell Gamma knife model C, sử dụng hệ thống định vị tự động

di chuyển đầu bệnh nhân đến các vị trị cần xạ phẫu

 2006, giới thiệu Leksell Gamma knife model Perfexion, tiên tiến nhất với thay đổiđáng kể về thiết kế và kỹ thuật chiếu tia

1.3 Tình hình phát triển kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife

Hàng năm, hãng Elekta – Thụy Điển chuyên về thiết bị xạ trị đã thu thập thông tin

về số lượng bệnh nhân được điều trị bằng phương pháp xạ phẫu LGK từ những trungtâm Gamma knife Trên thế giới, số lượng bệnh nhân với bệnh lý thần kinh như: u não,

dị dạng động tĩnh mạch, rò màng cứng động tĩnh mạch và bệnh lý chức năng được điềutrị bằng phương pháp xạ phẫu LGK đều gia tăng đáng kể Hình 1.2 biểu diễn số lượngcác bệnh lý thần kinh trên thế giới

Hình 1.2 Số lượng bệnh điều trị bằng xạ phẫu Gamma knife trên thế giới [32]

Hiện tại, kỹ thuật xạ phẫu LGK được sử dụng rộng khắp thế giới Chúng đượclắp đặt ở các trung tâm, bệnh viện và trường đại học lớn về thần kinh như Bệnh viện Đại học Karolinska của Thụy Điển; trung tâm Gamma knife Boston; trung tâm Gammaknife New York, Đại học Pittsburgh của Mỹ, Bệnh viện Tokyo của Nhật Bản… Đến07/2013, thế giới có tổng số trung tâm Gamma knife khoảng 264, trong đó Mỹ và Nhậtchiếm hơn 50 (%) số trung tâm Gamma knife trên toàn thế giới (xem Hình 1.3)

51

48 15

111

3

Châu Phi Châu Á Thái Bình Dưong (Trừ Trung Quốc và Nhật Bản) Châu Âu và Trung Đông Nhật Bản

Châu Mỹ La Tinh (Trừ Mỹ) Mỹ

Hình 1.3 Số trung tâm Gamma knife trên thế giới (07/2013)

Tại Việt Nam, vào tháng 06 năm 2006, thiết bị xạ phẫu LGK model C được lắpđặt tại đơn vị Gamma knife - Khoa Ngoại Thần kinh, bệnh viện Chợ Rẫy, TP HCM.Theo thống kê của đơn vị Gamma knife (xem Hình 1.4), số lượng bệnh nhân được điềutrị bằng phương pháp xạ phẫu này tăng lên hàng năm

Năm 2007 Năm 2008 Năm 2009 Năm 2010 Năm 2011 Năm 2012

Hình 1.4 Số ca điều trị tại đơn vị Gamma knife (01/01//2013)

Từ sự gia tăng về số bệnh nhân điều trị bằng phưong pháp xạ phẫu LGK trên toànthế giới và ở Việt Nam, chúng tôi nhận thấy vấn đề đảm bảo chất lượng của phươngpháp xạ phẫu LGK và hiệu quả điều trị điều trị bằng phương pháp này sẽ bị ảnh hưởnglớn Do đó, để việc điều trị hiệu quả thì phải kiểm tra thường xuyên và đảm bảo chấtlượng các các hệ thống của thiết bị xạ phẫu LGK ở điều kiện làm việc tốt nhất

Trong luận văn này, đối tượng nghiên cứu của chúng tôi là thiết bị xạ phẫuLeksell Gamma knife model C Để hiểu rõ hơn về kỹ thuật xạ phẫu GK, trong phầntiếp theo, chúng tôi trình bày các thành phần và các hệ thống thiết bị quan trọng, cơ sởvật lý và sinh phóng xạ trong kỹ thuật xạ phẫu GK.

1.4 Các công cụ trong kỹ thuật xạ phẫu Gamma knife

Trong kỹ thuật xạ phẫu GK, một bệnh nhân với thương tổn trong não được điềutrị bằng quy trình xạ phẫu GK Các công cụ cơ bản dùng trong quy trình này là: Khungđịnh vị đầu bệnh nhân Leksell; hệ thống hình ảnh học cộng hưởng từ hạt nhân(Magnetic resonance imaging: MRI), ảnh cắt lớp điện toán (Computerizedtomography: CT), ảnh mạch máu xóa nền số hóa (Digital Subtraction angiography:DSA); hệ thống lập kế hoạch Leksell Gamma plan (LGP), hệ thống thiết bị xạ phẫuLGK Mỗi công cụ đều có vai trò quan trọng trong quy trình xạ phẫu GK

1.4.1 Khung định vị Leksell:

Khung định vị Leksell được mô tả trong Hình 1.5 a là thành phần cơ bản của hệthống khung định vị stereotactic, nó giúp xác định chính xác tọa độ của thương tổntrong não của bệnh nhân Trên các thanh của khung có định hướng X, Y, Z phù hợpvới hướng trong kỹ thuật hình ảnh CT, MRI Tâm tọa độ (x = 0, y = 0, z = 0) củakhung được định vị tại một điểm nằm phía trên, bên, sau của khung định vị (xem hình1.5 a)

Hình 1.5 a Khung định vị Leksell b Hộp chỉ thị DSA c Hộp chỉ thị MRI [11]

Hộp chỉ thị MRI (MRI indicator) được mô tả trong Hình 1.5 c với hình dạng chữ

N chứa dung dịch CuSO4, giúp ghi nhận và hiển thị các mốc định vị (fudicials) trên

hình ảnh MRI não của bệnh nhân Các mốc định vị giúp xác định tọa độ thương tổn vàđịnh vị hướng hình ảnh phù hợp với hướng hình ảnh quy định của phần mềm lập kếhoạch LGP (xem Hình 1.6).

Hình 1.6 Các mốc đánh dấu trên ảnh MRI [31]

1.4.2 Hệ thống hình ảnh MR, CT, DSA

Trong xạ phẫu Gamma knife, sai số của việc lập kế hoạch phụ thuộc vào việc mô

tả thương tổn có hình dạng chính xác Do đó, kỹ thuật hình ảnh phải biểu diễn cấu trúcnão theo cả ba hướng Có ba kỹ thuật hình ảnh có đặc tính này: Hình 1.7 a là ảnh MRI,Hình 1.7 b là ảnh CT, Hình 1.7 c là ảnh DSA

CT là kỹ thuật chụp ảnh phóng xạ cho mô mềm với độ tương phản thấp hơn MRI,

CT cho độ phân giải không gian tốt hơn MRI và cho biết mật độ trong mô để hiệuchỉnh tính không đồng nhất cho việc tính toán liều hấp thụ

DSA là kỹ thuật hình ảnh số hóa xóa nền cho thương tổn mạch máu não, đặc biệtcho các dị dạng mạch máu động tĩnh mạch Trong xạ phẫu Gamma knife, các hình ảnhDSA của não được sử dụng chỉ ở dạng 2D

 Tính toán, phân bố liều lượng cho thể tích thương tổn trong não theo thời gian thực

 Biểu diễn bề mặt, thể tích của thương tổn và liều lượng dạng 2D, 3D

Hình 1.9 Thiết bị xạ phẫu LGK model C [10]

Bộ phận phóng xạ và hệ thống collimator

Các nguồn phóng xạ 60Co được đặt bên trong bộ phận phóng xạ (Radiation unit),phát ra các tia gamma gây ion hóa môi trường vật chất gián tiếp Khi cửa che chắn mở

ra, bệnh nhân được di chuyển vào vị trí chiếu xạ (điểm tập trung), các collimator thứ

cấp (Secondary collimator) của mũ chuẩn trực (Helmet) sẽ tiếp xúc với các collimator

thứ cấp (Primary collimator) Tại điểm tập trung, các chùm tia gamma sẽ hội tụ nănglượng vào thương tổn bên trong não (xem Hình 1.10)

Hình 1.10 Tiết diện ngang của hệ thống collimator [6]

Thiết bị xạ phẫu Leksell Gamma knife

Mũ chuẩn trực

Collimator thứ cấp cấp

Bộ phận phóng xạ

Bàn điều trị Cửa che chắn

Thân nguồn

Thân kênh chùm tia Thân kênh chùm tia

đường kính chùm tia

điềm tập trung

Leksell Gamma knife model C có 4 loại mũ chuẩn trực, chứa collimator có đườngkính 4 mm, 8 mm, 14 mm, 18 mm (xem Hình 1.11) Các collimator dùng để chuẩn trựccác chùm tia phóng xạ gamma từ những nguồn 60Co.

Hình 1.11 Hệ collimator 4 mm, 8 mm, 14 mm, 18 mm Thước định vị tọa độ (Trunnion)

Trunnion là thanh thước có hình dạng như hình 1.12 Trên Trunnion có khắc cácmốc tọa độ, giúp xác định tọa độ khung định vị Leksell trong quá trình thực hiện xạphẫu cho bệnh nhân Trunnion cũng là công cụ hỗ trợ cho phép đo liều lượng và độchính xác của chùm tia phóng xạ phân bố trong thiết bị xạ phẫu LGK

Hình 1.12 Thước định vị Trunnion [10]

1.5 Cơ sở vật lý và sinh học bức xạ

Chuỗi phân rã 60Co bắt đầu khi tạo ra đồng vị phóng xạ từ đồng vị bền

bị va chạm bởi những hạt neutron trong một lò phản ứng là đồng vị dư neutron,

Trunnion

18 mm 14 mm 8 mm 4 mm

với tỷ lệ neutron/proton cao nên không bền vững Để trở lại trạng thái bền, nó phân rã hạt mang điện - với năng lượng 0,32 MeV trở thành hạt nhân ở trang thái kích thích Tiếp đó, hạt nhân này phát ra hai tia gammma với năng lượng tương ứng 1,17 MeV và 1,33 MeV (xem Hình 1.13)

Trong thiết bị xạ phẫu LGK, hạt - sẽ bị hấp thụ bên trong nguồn Do đó, chỉ cótia gamma năng lượng cao tập trung vào mô não thương tổn, tạo các hiệu ứng sinh họcbởi sự ion hóa các phân tử mô não, làm sinh ra các gốc tự do OH, và gây ra các phảnứng hóa học với tế bào chức năng quan trọng như ADN

Với năng lượng trung bình của hai tia gamma là 1,25 MeV, tương tác giữa chúngvới mô tế bào chủ yếu là tán xạ Compton Tia gamma sẽ có độ xuyên sâu cao khi đivào mô tế bào, có hệ số suy giảm tuyến tính trong nước ( = 0,063 cm-1) được sử dụng

để hiệu chỉnh sự suy giảm của tia phóng xạ đi qua độ dày mô não của bệnh nhân.Cường độ chùm tia gamma còn lại 62,3 (%) ở độ sâu 7,5 cm trong nước (tương đươngđiểm chiếu tập trung UCP hay isocenter trong phantom cầu Polystyrene) [46]

1.5.2 Liều hấp thụ trong Gamma knife

Tham số sinh học quan trọng liên quan đến số lượng tế bào chết do tác dụng củatia phóng xạ là liều hấp thụ Liều hấp thụ biểu diễn lượng bức xạ bị hấp thụ bởi mô tếbào bệnh nhân, là năng lượng trung bình trên đơn vị khối lượng vật chất:

Lò phản ứng

(1.1)Đơn vị của liều hấp thụ: J/kg hay Gy

Suất liều hấp thụ là liều hấp thụ trung bình tính trên một đơn vị thời gian:

(1.2) Đơn vị của suất liều hấp thụ:Gy/phút

Phân bố liều hấp thụ theo độ sâu trong nước của nguồn phóng xạ 60Co tương tựphân bố liều hấp thụ theo độ sâu trong nước của photon 4 MV và photon 6 MV (xemHình 1.14)

Trong xạ phẫu Gamma knife, điểm tập trung thương tổn của 201 tia phóng xạgamma với liều hấp thụ tổng cộng cung cấp rất lớn Một sự phân bố liều hấp thụ chothương tổn như thế đòi hỏi phải chính xác, liều ảnh hưởng đến mô lành ít nhất nằm ởđường đồng liều 50 % Do vậy, hầu hết những ca bệnh điều trị bằng phương pháp xạphẫu GK, đường 50 % là đường đồng liều thường được sử dụng để phân bố liều hấpthụ cho đường biên của thương tổn Liều tương đối phân bố giảm nhanh nhất nằm giữa

Đô sâu trong nước (cm)

đường đồng liều 80 % và 30 % Những đường đồng liều thấp hơn tương ứng với giá trịliều hấp thụ thấp hơn làm giảm hiệu quả hiệu ứng sinh học của tia xạ là thước đo choviệc bảo vệ an toàn cho mô lành xung quanh thể tích thương tổn

Với một vị trí xạ phẫu (còn gọi là isocenter hoặc điểm tập trung) được thiết lậptrong kế hoạch sẽ có đặc điểm sau: ở điểm chính giữa của vị trí xạ phẫu có giá trị liềuhấp thụ lớn nhất ứng đường đồng liều 100 (%), giá trị liều hấp thụ ứng với đường đồngliều 50 (%) là một phần hai giá trị liều hấp thụ lớn nhất, và càng ra xa giá trị liều hấpthụ càng giảm (hình 1.15)

Hình 1.15 Liều tương đối theo khoảng cách [28]

Chu kỳ bán rã của đồng vị phóng xạ 60Co là 5,27 năm Sau khoảng thời gian nhấtđịnh, hoạt độ phóng xạ của nguồn giảm đi nên suất liều hấp thụ của thiết bị xạ phẫu

GK cũng sẽ giảm đi Vào 01/06/2006, thiết bị xạ phẫu LGK mode C hoàn toàn mới,suất liều hấp thụ là 3,2 (Gy/phút) Sau thời gian 5,27 năm, suất liều hấp thụ là 1,60(Gy/phút) Do vậy, với cùng một thương tổn điều trị có thể tích, liều hấp thụ chỉ địnhnhư trước đây, thiết bị có tuổi càng cao thì thời gian điều trị cho thương tổn càng lâuhơn Hiện tại, 10/05/2014, thiết bị xạ phẫu LGK model C mà chúng tôi nghiên cứu cósuất liều hấp thụ là 1,234 (Gy/phút)

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương đầu tiên, chúng tôi đã giới thiệu những thông tin cơ bản nhất về kỹthuật xạ phẫu Gamma knife như: sự hình thành và tình hình phát triển của kỹ thuật xạphẫu Gamma knife; cơ sở vật lý và sinh học phóng xạ của kỹ thuật xạ phẫu Gammaknife; các hệ thống quan trọng nhất của thiết bị LGK model C Những thông tin trêngiúp hiểu được quy trình đảm bảo chất lượng trong xạ phẫu Gamma knife (được trìnhbày trong chương 2), và chương trình đảm bảo liều lượng phóng xạ phân bố trong xạphẫu Gamma knife (được trình bày trong chương 3)

CHƯƠNG 2  ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TRONG QUY TRÌNH XẠ PHẪU GAMMA KNIFE

2.1 Giới thiệu

Thương tổn trong não của bệnh nhân được điều trị theo quy trình xạ phẫu GK(xem Hình 2.1) Những giai đoạn trong quy trình xạ phẫu có vai trò quan trọng vìchúng quyết định hiệu quả điều tri cho bệnh nhân

Hình 2.1 Quy trình xạ phẫu Gamma knife [25]

Việc đảm bảo chất lượng trong điều trị xạ phẫu GK liên quan đến những vấn đề:

 Trước hết, đảm bảo chất lượng cho các thiết bị cơ khí của thiết bị xạ phẫu LGK vì

chúng ảnh hưởng đến chất lượng của các giai đoạn trong quy trình xạ phẫu GK (đề cậpđến trong chương này)

 Thứ hai, đảm bảo chất lượng về mặt liều lượng lẫn vị trí của chùm tia phân bố củathiết bị xạ phẫu LGK bằng đo đạc thực nghiệm với sai số cho phép (đề cập đến trongchương sau)

Đáp ứng được hai yêu cầu trên là đảm bảo chất lượng cho hệ thống thiết bị xạphẫu LGK Đây là vai trò của nhân viên Vật lý y khoa trong lĩnh vực xạ trị Bước tiếptheo là đảm bảo chất lượng cho các giai đoạn trong quy trình xạ phẫu GK, phụ thuộc

- Thuật toán tính toán liều lượng

- Dữ liệu, tham số của bệnh nhân xạ phẫu GK.

- Hệ thống điều khiển thiết bị xạ phẫu GK

vào kiến thức, kinh nghiệm làm việc thực tiễn của nhân viên Vật lý y khoa trong kỹthuật xạ phẫu này.

Trong chương này, luận văn sẽ trình bày thông tin cần thiết của mỗi giai đoạntrong quy trình xạ phẫu GK Từ thực tiễn, chúng tôi sẽ đề cập những sai sót mà nhânviên Vật lý y khoa gặp phải khi thực hiện quy trình xạ phẫu, những thiết bị cơ khí tácđộng đến độ chính xác các giai đoạn trong quy trình xạ phẫu này Chúng tôi không thểthực hiện quy trình xạ phẫu với chất lượng hoàn hảo nhưng có những biện pháp đểgiảm thiểu sai sót nhẳm nâng cao chất lượng cho mỗi giai đoạn trong quy trình

Những yếu tố đảm bảo chất lượng do nhân viên Vật lý thực hiện trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Những yếu tố cần đảm bào chất lượng trong GK [5]

Đảm bảo chất lượng Chu kỳ kiểm tra Yêu cầu về sai số

Độ chính xác của Trunnion Hàng tháng  (0,2  0,5) mm

Độ chính xác của mũ chuẩn trực Hàng tháng  0,1 mm

Đo liều hấp thụ trong phantom và so

sánh với liều hấp thụ tính toán bởi

Quy trình xạ phẫu LGK gồm bốn giai đoạn cơ bản sau:

 Đặt khung định vị đầu bệnh nhân,

 Mô phỏng dữ liệu hình ảnh,

 Lập kế hoạch xạ phẫu,

 Thực hiện xạ phẫu

Các bước thực hành chi tiết trong mỗi giai đoạn của quy trình xạ phẫu GK đượctóm tắt trong Hình 2.2.

Hình 2.2 Tóm tắt quy trình xạ phẫu Gamma knife [31]

2.2.1 Đặt khung định vị đầu bệnh nhân:

Mục tiêu :

 Định vị chính xác thương tổn trong não bệnh nhân có mối liên hệ với hình ảnh học

 Cố định đầu bệnh nhân để cung cấp liều phóng xạ chính xác trong quá trình điều trị

Đặt

Đo Skull Radii

Lập kế hoạch

Thực hiện điều trị Định vị lại, đổi

góc

Tháo khung

Đơn vị Gamma knife

Phương pháp đặt khung: (xem Hình 2.3)

 Dựa vào hình ảnh chẩn đoán có thương tổn ban đầu, chúng tôi xác định vị trí củathương tổn, nằm ở vùng nào của cấu trúc não

 Đặt hộp chỉ thị MRI vào khung định vị Leksell

 Đặt vị trí của thương tổn trong não vào trung tâm của hộp chỉ thị MRI

 Gây tê tại chỗ và sử dụng 4 đinh vít cố định vào 4 vị trí đầu bệnh nhân

 Kiểm tra độ chắc chắn khung định vị Leksell mang trên đầu của bệnh nhân

Hình 2.3 Đặt khung định vị Leksell [10]

Những sai sót trong giai đoạn đặt khung định vị:

 Khoảng tọa độ điều trị nằm trong giới hạn (X: 50  150 mm, Y: 27 – 170 mm, Z: 40

 166 mm) nên việc đặt thương tổn lệch khỏi trung tâm của hộp chỉ thị MRI dẫn đếnđiều trị không hiệu quả Nghiêm trọng hơn là không thể điều trị và phải đặt lạikhung định vị lần nữa cho bệnh nhân

 Đối với thương tổn ở vùng xoang hay vùng thái dương của não, việc ép sát hộp MRI

sẽ gây biến dạng nó, dẫn tới thu nhận những hình ảnh mô phỏng MRI có sai số lớn

Từ đó, việc lập kế hoạch cung cấp liều phóng xạ cho thương tổn không chính xác

Giải pháp giảm sai sót:

 Phải tuyệt đối tuân thủ nguyên tắc đặt khung định vị

 Sau khi việc đặt khung hoàn thành, phải kiểm tra độ chắc chắn của khung định vị trên đầu của bệnh nhân

 Kiểm tra định kì khung định vị bằng thước đo và bằng phương pháp khớp bốn chân đinh của dụng cụ kiểm tra vào bốn lỗ của khung (xem Hình 2.4).

Hình 2.4 Kiểm tra khung định vị Leksell [25]

Ảnh hưởng của điểm đánh dấu trên MRI

Những điểm đánh dấu trên ảnh MRI có vai trò quan trọng trong định vị tọa độkhung và thương tổn trong đầu bệnh nhân Những điểm đánh dấu không hiển thị do sựtồn tại của bọt khí trong hộp chỉ thị MRI, sinh ra sai số khi định nghĩa hình ảnh MRI vàđịnh vị thương tổn trong đầu bệnh nhân (xem Hình 2.5) Sai số định nghĩa hình ảnhtrung bình và cực đại là 0,1 và 1,4 mm gây ra sai số định vị thương tổn trung bình là0,2 mm [24]

Hình 2.5 Ảnh hưởng của điểm đánh dấu vào định vị thương tổn [24]

Giải pháp giảm sai số:

Hàng ngày, chúng ta kiểm tra sự tồn tại của bọt khí trong hộp chỉ thị MRI nếu có thìchúng ta bơm dung dịch CuSO4 vào hộp chỉ thị MRI

Bọt khí Định nghĩa ảnh MRI

2.2.2 Mô phỏng dữ liệu bằng hình ảnh

Sau khi khung định vị được gắn cố định vào đầu của bệnh nhân Chúng ta sửdụng các kỹ thuật hình ảnh học: MRI, CT, DSA để thu thập dữ liệu hình ảnh mô phỏngcủa não bệnh nhân (xem Hình 2.6)

Hình 2.6 Mô phỏng hình ảnh não bằng MRI Mục tiêu: Giúp xác định kích thước, hình dạng, thể tích và vị trí của thương tổn trên

hình ảnh mô phỏng MRI bằng phần mềm lập kế hoạch LGP

Phương pháp: Tiến hành chụp MRI sọ não với khung định vị Leksell

 Đặt đúng tư thế, cố định đầu bệnh nhân trong máy MRI

 Quét chọn trường chiếu chứa thương tổn trên ảnh MRI định vị

 Chụp ảnh MRI thỏa yêu cầu theo hướng chuẩn của hình ảnh: Hướng Axial (hướngtrên  xuống), hướng Coronal (hướng trước  sau), hướng Sagital (hướng từ trái phải)

 Xác định tham số chuẩn của xung MRI cho ảnh T1, T2, TOF 3D, CISS 3D …

 Matrix: 256  256,

 Trường chụp FOV: hình vuông có chu vi 240 mm

 Độ dày mỗi lát cắt:  2,0 mm

 Kiểm tra 6 vị trí mốc định vị (fudicial) trên những lớp cắt ảnh MRI, đo độ lệch giữa

2 fudicial kế nhau thỏa điều kiện không lớn hơn 1 mm

 Thu nhận những lớp cắt ảnh MRI đạt chất lượng

Những sai sót trong mô phỏng MRI:

 Tham số chụp không đúng yêu cầu kỹ thuật.

 Hộp chỉ thị MRI có những bọt khí không chứa dung dịch CuSO4.

Tất cả các sai sót trên dẫn đến hình ảnh MRI không đảm bảo chất lượng

Giải pháp giảm sai sót

Do bệnh nhân gây ra:.

 Thực hiện chụp định vị thử vài hình ảnh trước khi thực hiện quá trình chụp thực.Loại sai lệch gây ra bởi bệnh nhân thường xuất hiện ở vùng đầu trong khi đây làvùng đòi hỏi độ chính xác của hình học rất cao

 Khi có sự nghi ngờ về các sai lệch do bệnh nhân gây ra phải hỏi ý kiến nhân viênvận hành máy MRI Chụp bổ sung MRI lần hai giúp tăng độ chính xác về hình họccho lập kế hoạch điều trị và tăng độ chính xác của giai đoạn thực hiện xạ phẫu

Do bản chất của kỹ thuật MRI

 LGP sẽ cảnh báo những sai lệch về hình học trong dữ liệu hình ảnh MRI nếu sailệch vượt quá một ngưỡng đặt trước LGP không chấp nhận hình ảnh này

+ Kiểm tra điểm đánh dấu trên tất cả lớp cắt không thay đổi Vì khoảng cách chuẩngiữa những điểm đánh dấu đã biết trước (chiều dài 19,0 mm; chiều rộng 12,0 mm;chiều chéo 22,5 mm) nên ta xác định được những sai lệch bằng cách so sánh giá trị nàyvới các giá trị đo trực tiếp trên màn hình (xem Hình 2.7) Các giá trị đo được khôngđược khác quá 1 mm so với giá trị chuẩn đã biết

+ Lựa chọn một số hình ảnh MRI phải chứa thương tổn và phải có trục trùng với trụccủa toàn bộ ảnh cắt lớp

+ Đảm bảo độ dày mỗi lớp cắt không quá 2 mm và kích thước của pixel không lớn hơn

1 mm Độ chính xác của việc xác định một điểm nào đó tỉ lệ nghịch với kích thước củavoxel

Hình 2.7 Đo những mốc định vị trên ảnh MRI

Đo đạc số liệu mô phỏng cho đầu bệnh nhân:

Hình dạng của đầu bệnh nhân (contour) được mô phỏng dựa vào 24 điểm đo dađầu, sử dụng quả cầu bằng Plastic và thanh thước đo (xem Hình 2.8) Từ những điểm

đo này tới độ sâu tại đó liều hấp thụ được xác định cho mỗi tia gamma LGP tính toánliều hấp thụ tại điểm ở độ sâu nào đó trong não bằng tổng phân bố liều của 201 tiagamma Tia gamma với hệ số suy giảm tuyến tính ( = 0,063 cm-1 ) được sử dụng đểhiệu chỉnh sự suy giảm của tia phóng xạ đi qua độ dày mô não bệnh nhân [4]

Hình 2.8 Mô phỏng da đầu của bệnh nhân [4]

19.0 mm 22,6 mm

11,9 mm

Việc giới hạn số điểm đo đạc mô phỏng hình dạng của đầu bệnh nhân sinh ra một

sự sai số đáng kể giữa liều hấp thụ tính toán với hình dạng da đầu mô phỏng và liềuhấp thụ cho hình dạng thật của bệnh nhân (xem Hình 2.9) dẫn tới thời gian điều trị saikhác  5 % [4]

Hình 2.9 Hình dạng da đầu mô phỏng và sau khi hiệu chỉnh Giải pháp giảm sai sót:

 Hiệu chỉnh những giá trị đo đạc trên phần mềm LGP để thu nhận hình dạng môphỏng của đầu bệnh nhân gần đúng nhất

 Xây dựng phần mềm lập kế hoạch LGP nội suy được một số lượng lớn những điểm

đo còn lại trên da đầu bệnh nhân để thu nhận hình dạng da đầu chính xác hơn

2.2.3 Lập kế hoạch xạ phẫu

Sau khi thu thập dữ liệu hình ảnh, đội ngũ nhân viên (Bác sĩ thần kinh, Vật lý Ykhoa) xây dựng một kế hoạch điều trị bằng phần mềm lập kế hoạch LGP Các bước lập

kế hoạch được tóm tắt trong quy trình lập kế hoạch

Không bao giờ có hai kế hoạch điều trị giống nhau vì mỗi kế hoạch điều trị đượcxây dựng riêng cho các đặc tính về mặt y học của từng bệnh nhân Việc lập kế hoạch

xạ phẫu phải thỏa mãn một số yêu cầu:

 Sử dụng hình ảnh MRI có sai số ≤ 1 mm để lập kế hoạch xạ phẫu

 Xác định vị trí thương tổn trong não bệnh nhân, hiển thị hình ảnh MRI theo 3hướng Axial, Coronal, Sagital (xem hình 2.10) và đo thể tích V của thương tổn

Hình 2.10 Định nghĩa dữ liệu hình ảnh [28]

 Xác định vị trí thương tổn nằm ở vùng chức năng quan trọng như: Giao thoa thị,

ốc tai, thân não, cuống tiểu não…

 Đặt không gian ma trận (Matrix) phủ hết thương tổn với kích thước phù hợp vớithể tích của thương tổn

 Cung cấp liều hấp thụ D chỉ định(Gy) cho tổn thương ứng với đường đồng liềuchuẩn 50 %

 Đặt những shot (isocenter) với tọa độ XYZ vào thương tổn sao cho đường đồngliều 50 % phủ hết thương tổn nhưng giảm thiểu ảnh hưởng của tia xạ đến môlành Hình 2.11 mô tả phương pháp đặt những isocenter của phần mềm lập kếhoạch LGP vào thương tổn trên hình MRI

Hình 2.11 a Đặt shot vào thương tổn b Lập kế hoạch bằng phần mềm LGP [3]

Định nghĩa không gian ảnh Ảnh hướng Axial Ảnh hướng Coronal

 Đo đạc tham số tối ưu tương quan giữa liều hấp thụ D với thể tích thương tổn V

để tính tỉ lệ thể tích vùng tổn thương được nhận đúng liều điều trị và phần thểtích thương tổn không nhận liều điều trị

Hình 2.12 Định nghĩa các thể tích trong xạ phẫu Gamma knife [43]

+ Phần trăm Thể tích VT nhận liều xạ D TC (Target coverage)

(2.1)+ Chỉ số đồng nhất liều lượng CI (Conformity index):

(2.2)+ Chỉ số độ dốc phân bố liều GI (Gradient index):

(2.3)Bảng 2.2 là bảng giá trị các chỉ số TC, CI, GI thể hiện mối tương quan giữa liềuđiều trị D và thể tích thương tổn V nhân liều D, thể tích mô lành chịu liều D

Bàng 2.2 Đánh giá kết quả lập kế hoạch LGP [31]