Ứng dụng kỹ thuật xạ trị điều biến liều IMRT bằng hệ collimator jaw only cho bệnh nhân mắc ung thư trực tràng tại bệnh viện k trung ương năm 2014 2015

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng anh Nghĩa tiếng việt 3D-CRT 3D –Conformal Radiation Therapy Xạ trị theo hình dạng khối u IMRT Intensity Modulated Radiation Therapy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

CAO VĂN CHÍNH

ỨNG DỤNG KĨ THUẬT XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN LIỀU-IMRT

BẰNG HỆ COLLIMATOR JAW ONLY CHO BỆNH NHÂN MẮC UNG THƯ TRỰC TRÀNG TẠI BỆNH VIỆN K TRUNG ƯƠNG

NĂM 2014-2015

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

CAO VĂN CHÍNH

ỨNG DỤNG KĨ THUẬT XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN LIỀU-IMRT

BẰNG HỆ COLLIMATOR JAW ONLY CHO BỆNH NHÂN MẮC UNG THƯ TRỰC TRÀNG TẠI BỆNH VIỆN K TRUNG ƯƠNG

NĂM 2014-2015

Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử

Mã số: 60440106

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Bùi Văn Loát

Hà Nội – Năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Cao Văn Chính

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đề tài nghiên cứu này, trước hết tôi xin chân thành cảm

ơn thầy PGS.TS Bùi Văn Loát, thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành Luận văn này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Xuân Kử, thầy đã tận tình chỉ bảo truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu, đồng thời cung cấp cho tôi nhiều tài liệu liên quan tới Luận văn này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tập thể y bác sỹ, nhân viên trong khoa Vật

lý Xạ trị và khoa Xạ 3, bệnh viện K Trung Ương đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi khi thực hiện đề tài

Tôi xin cảm ơn toàn thể các thầy, cô trong Bộ môn Vật lý hạt nhân, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội đã tạo điều kiện học tập và nghiên cứu tốt nhất

để tôi hoàn thành Luận văn cũng như hoàn thành khóa học này

Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu và Phòng Tổ chức cán bộ, Trường Cao Đẳng

Y tế Hà Nội, cơ quan tôi công tác, đã tạo mọi điều kiện cho tôi đi học và nghiên cứu hoàn thành Luận văn này

Tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã luôn ủng hộ và động viên tôi trong quá trình học tập

MỤC LỤC

Danh mục hình ảnh

Danh mục bảng biểu

Danh mục các chữ viết tắt

Mở đầu 1

Chương 1 Tổng quan về kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng 3

1.1 Ung thư và các phương pháp điều trị 3

1.1.1 Khái niệm về ung thư 3

1.1.2 Các phương pháp điều trị ung thư 4

1.1.3 Phương pháp xạ trị ngoài dùng chùm photon 5

1.2 Máy gia tốc trong xạ trị ung thư 7

1.2.1 Ưu việt của phương pháp xạ trị ngoài dùng máy gia tốc 7

1.2.2 Nguyên lý cấu tạo của máy gia tốc tuyến tính dùng trong xạ trị 9

1.2.3 Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc tuyến tính trong xạ trị 10

1.3 Kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng 13

1.3.1 Xạ trị điều biến liều lượng 13

1.3.2 Ứng dụng lâm sàng của kỹ thuật IMRT 15

1.4 Thực hành lâm sàng xạ trị bằng kỹ thuật IMRT 20

1.4.1 Đánh giá bệnh nhân và quyết định xạ trị 20

1.4.2 Xác định thể tích bia 21

1.4.3 Những yêu cầu về lập kế hoạch xạ trị bằng kỹ thuật IMRT 21

1.4.4 Điều biến liều lượng 23

1.4.5 Kiểm tra chất lượng QA cho từng bệnh nhân xạ trị bằng kỹ thuật IMRT 24

Chương 2 Kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng bằng hệ Collimator Jaw Only 25

2.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng bằng hệ Collimator Jaw Only 25

2.2 Trang thiết bị cần thiết để triển khai kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng bằng hệ Collimator Jaw Only 29

2.3 Chương trình kiểm soát và đảm bảo chất lượng xạ trị cho kỹ thuật IMRT 29

2.3.1 Tiểu ban chuyên môn kiểm soát và đảm bảo chất lượng trong xạ trị

bằng kỹ thuật IMRT 29

2.3.2 Những yêu cầu về công tác đào tạo cho kỹ thuật IMRT 30

2.3.3 Quy trình kỹ thuật xạ trị IMRT bằng hệ Collimator Jaw-Only cho bệnh nhân ung thư trực tràng 35

Chương 3 Kết quả thực nghiệm 41

3.1 Đối tượng nghiên cứu 41

3.1.1 Tiêu chuẩn lựa chọn bệnh nhân 41

3.1.2 Tiêu chuẩn loại trừ 41

3.2 Phương pháp nghiên cứu 41

3.2.1 Thiết kế nghiên cứu 41

3.2.2 Cỡ mẫu nghiên cứu 41

3.2.3 Các bước tiến hành 41

3.2.4 Các sai số và biện pháp khống chế 45

3.2.5 Xử lý số liệu 45

3.2.6 Vấn đề đạo đức trong nghiên cứu 45

3.3 Kết quả nghiên cứu 46

3.3.1 Một số đặc điểm nhóm bệnh nhân nghiên cứu 57

3.3.2 Một vài thông số về kỹ thuật của kỹ thuật IMRT và 3D-CRT 58

3.3.3 Đánh giá đáp ứng 58

3.4 Bàn luận 63

3.4.1 Một số đặc điểm của nhóm bệnh nhân nghiên cứu 63

3.4.2 Một vài thông số về kỹ thuật của kỹ thuật IMRT và 3D-CRT 63

3.4.3 Bàn luận về tình trạng đáp ứng 64

3.4.4 Bàn luận về các tác dụng phụ sớm trong và sau xạ trị 65

Kết luận chung 66

Tài liệu tham khảo 68

Phụ lục 70

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Các kỹ thuật xạ trị ngoài 6

Hình 1.2 Các bộ phận chính của máy gia tốc xạ trị 9

Hình 1.3 (a) Sắp xếp các ống tạo sự gia tốc 11

Hình 1.3 (b) Sắp xếp các ống tạo sự gia tốc 12

Hình 3.1 Đồ thị so sánh DVH của kỹ thuật JO-IMRT và 3D-CRT 47

Hình 3.2 So sánh đường đồng liều giữa kỹ thuật JO-IMRT và 3D-CRT 48

Hình 3.3 Biểu đồ so sánh liều lượng tại các tổ chức khảo sát giữa kế hoạch IMRT và 3D-CRT 49

Hình 3.4 Biểu đồ so sánh phần trăm thể tích hấp thụ liều lượng cực đại tại các tổ chức khảo sát giữa kế hoạch IMRT và 3D-CRT 50

Hình 3.5 Biểu đồ so sánh giữa liều tính toán theo kỹ thuật IMRT và kiểm tra trước điều trị 51

Hình 3.6 Biểu đồ phần trăm sai khác giữa tính liều và kiểm tra 51

Hình 3.7 Đồ thị so sánh DVH của kỹ thuật JO-IMRT và 3D-CRT 52

Hình 3.8 So sánh đường đồng liều giữa kỹ thuật JO-IMRT và 3D-CRT 53

Hình 3.9 Biểu đồ so sánh liều lượng tại các tổ chức khảo sát giữa kế hoạch IMRT và 3D-CRT 54

Hình 3.10 Biểu đồ so sánh phần trăm thể tích hấp thụ liều lượng cực đại tại các tổ chức khảo sát giữa kế hoạch IMRT và 3D-CRT 55

Hình 3.11 Đồ thị so sánh giữa liều tính toán theo kỹ thuật IMRT và kiểm tra trước điều trị 56

Hình 3.12 Biểu đồ phần trăm sai khác giữa tính liều và kiểm tra 56

Hình 3.13 Biểu đồ phân bố bệnh nhân theo tuổi mắc bệnh 57

Hình 3.14 Biểu đồ phân bố bệnh nhân theo giới 57

Hình 3.15 Biểu đồ so sánh liều hấp thụ cực đại trung bình tại GTV, CTV, PTV giữa kế hoạch IMRT, 3D-CRT và liều chỉ định 59

Hình 3.16 Biểu đồ so sánh phần trăm liều hấp thụ cực đại trung bình tại tổ chức lành giữa kế hoạch IMRT và 3D-CRT 60

Hình 3.17 Biểu đồ so sánh phần trăm thể tích lành trung bình hấp thụ liều lượng cực đại giữa IMRT và 3D-CRT 61Hình 3.18 Biểu đồ so sánh giữa liều tính toán trung bình tại điểm đồng tâm theo kỹ thuật IMRT và liều kiểm tra trước điều trị 62Hình 3.19 Biểu đồ tỷ lệ biến chứng sớm trong và sau điều trị 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Một vài thông số về kỹ thuật của JO-IMRT và 3D-CRT 46

Bảng 3.2 So sánh phân bố liều lượng tại các vùng thể tích giữa lập kế hoạch xạ trị IMRT và lập kế hoạch xạ trị 3D-CRT 49

Bảng 3.3 So sánh kết quả đo và lập kế hoạch xạ trị-TPS 50

Bảng 3.4 Một vài thông số của kỹ thuật JO-IMRT và 3D-CRT 52

Bảng 3.5 So sánh phân bố liều lượng tại các vùng thể tích giữa lập kế hoạch xạ trị IMRT và lập kế hoạch xạ trị 3D-CRT 54

Bảng 3.6 So sánh kết quả đo và lập kế hoạch xạ trị-TPS 55

Bảng 3.7 Tuổi và giới 57

Bảng 3.8 Một vài thông số về kỹ thuật của JO-IMRT và 3D-CRT 58

Bảng 3.9 Liều lượng hấp thụ cực đại trung bình tại tổ chức GTV, CTV, PTV 58

Bảng 3.10 Liều lượng hấp thụ cực đại trung bình tại một số tổ chức lành 59

Bảng 3.11 Phần trăm thể tích lành trung bình hấp thụ liều lượng cực đại 60

Bảng 3.12 Liều lượng QA trước điều trị 61

Bảng 3.13 Một số tác dụng sớm không mong muốn trong và sau điều trị 63

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Nghĩa tiếng anh Nghĩa tiếng việt

3D-CRT 3D –Conformal Radiation

Therapy Xạ trị theo hình dạng khối u

IMRT Intensity Modulated

Radiation Therapy Xạ trị điều biến liều lượng

JO-IMRT

Jaw – only Intensity Modulated Radiation Therapy

Xạ trị điều biến liều lượng với cặp ngàm chuyển động độc lập

DAO Direct Aperture

Opimasation

Tối ưu hóa trực tiếp độ mở trực tiếp của collimator

QA-QC Quality Assurance-

Quality Control Kiểm tra, đảm bảo chất lượng GTV Gross Tumor Volumn Thể tích khối u thô

PTV Planning Treament

Volumn Thể tích lập kế hoạch điều trị CTV Clinnic Tumor Volumn Thể tích bia lâm sàng

SPECT Single Photon Emission

Computed Tomography Chụp cắt lớp bằng bức xạ đơn photon

PET Positron Emission

R&V Record and Vetification Hệ thống mạng kiểm tra và lưu giữ

thông tin điều trị

MỞ ĐẦU

Ung thư trực tràng là một trong những bệnh ung thư phổ biến ở nước ta và các nước trên thế giới Theo thống kê của Tổ chức Quốc tế về nghiên cứu Ung thư-IARC (International Agency for Research on Cancer) tỷ lệ mắc ung thư đại trực tràng, trong đó hơn 50% là ung thư trực tràng trên thế giới ngày càng tăng

Hiện nay, chúng ta có nhiều phương pháp để điều trị cho bệnh nhân ung thư như phẫu thuật, hóa chất, xạ trị…Tuy nhiên, xạ trị vẫn là một trong những phương pháp phổ biến trong chiến lược kiểm soát bệnh ung thư nói chung và bệnh ung thư trực tràng nói riêng Trong đó có thể sử dụng đơn thuần hoặc kết hợp với phẫu thuật hoặc kết hợp với hóa chất cả trong mục đích điều trị triệt căn hay triệu chứng Từ kỹ thuật xạ trị phân bố liều lượng theo hai chiều (2D), ba chiều (3D), ba chiều theo hình dạng khối u (3D-CRT), kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng (IMRT), xạ trị định vị…đã và đang được ứng dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới [15]

Trong xạ trị ung thư, lập được kế hoạch xạ trị tối ưu với việc đạt được liều xạ trị tập trung cao vào vùng tổn thương, liều xạ trị tối thiểu vào các tổ chức lành xung quanh đóng vai trò quan trọng trong nâng cao hiệu quả điều trị và giảm thiểu các biến chứng Phương pháp xạ trị 3D-CRT giúp tạo được kế hoạch xạ trị tương đối tốt, tuy nhiên nó không phù hợp với những khối u có bề mặt lồi lõm, với những khối u lan tỏa hình các ngón tay…, đặc biệt với những bệnh ung thư ở các vị trí nhạy cảm, gần các cơ quan quan trọng như ung thư trực tràng Trực tràng là tạng nằm trong tiểu khung có liên quan mật thiết với các cơ quan bên cạnh như bàng quang, cổ xương đùi ở cả hai giới; âm đạo, tử cung ở nữ; tuyến tiền liệt, tinh hoàn ở nam, do vậy khi xạ trị vào trực tràng thì ít nhiều các cơ quan lân cận này sẽ bị ảnh hưởng thậm chí có một số trường hợp bị các biến chứng nặng như viêm bàng quang nặng, hoại tử ruột, hoại tử xương đùi sau điều trị, loét da vùng xạ trị….Các biến chứng này hay gặp khi xạ trị theo phương pháp 3D hay 2D Nhằm nâng cao hiệu quả điều trị bệnh ung thư trực tràng, giảm thiểu tối đa biến chứng tại các cơ quan lành bệnh viện K Trung Ương đã áp dụng phương pháp xạ trị điều biến liều lượng trong điều trị, đây là một kỹ thuật hiện đại trong thực hành lâm sàng, nó ra đời giúp

Tại Việt Nam, ngành xạ trị được coi là đang trong giai đoạn phát triển Việc

sử dụng các thiết bị xạ trị cho bệnh nhân ung thư tuy đã được tiến hành trong một thời gian khá dài nhưng kỹ thuật còn kinh điển và đơn giản Ngày nay, với tốc độ phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, nhiều thiết bị và kỹ thuật xạ trị hiện đại cũng đã có mặt ở Việt Nam, đặc biệt với kỹ thuật xạ trị IMRT Kỹ thuật xạ trị IMRT đã được triển khai lần đầu tiên tại bệnh viện K Trung Ương năm 2008 cho bệnh nhân mắc ung thư vòm họng Hiện nay, kỹ thuật này đang được triển khai cho một số bệnh ung thư thường gặp khác trong đó có ung thư trực tràng Để đáp ứng được sự phát triển đó, cần có các tài liệu đề cập đến những kiến thức cơ bản về quy trình kỹ thuật xạ trị IMRT cho bệnh nhân ung thư trực tràng để góp phần phục vụ các bác sỹ chuyên ngành ung bướu, các kỹ sư, các kỹ thuật viên xạ trị, sinh viên Hơn nữa nhằm khẳng định tính khả thi của kỹ thuật IMRT bằng jaws-only và sự hợp lý của phân bố liều lượng tại thể tích bia (TV) cũng như liều lượng tại các tổ chức lành liền kề (OAR), tôi thực hiện đề tài này với hai mục tiêu:

(1) Đánh giá phân bố liều lượng hấp thụ tại thể tích khối u và một số thể tích lành quanh khối u giữa kỹ thuật IMRT và kỹ thuật xạ trị thường quy

(2) Nhận xét một số tác dụng phụ sớm không mong muốn của phương pháp điều trị JO-IMRT

Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung của Luận văn được chia thành 3 chương:

Chương 1 Tổng quan về kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng đề cập đến

cơ sở vật lý, cơ sở sinh học của phương pháp xạ trị điều biến liều lượng và nguyên

lý hoạt động của máy gia tốc tuyến tính trong xạ trị

Chương 2 Kỹ thuật xạ trị điều biến liều bằng hệ Collimator Jaw Only

đề cập đến quy trình xạ trị và những yêu cầu cần thiết để triển khai kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng bằng hệ Collimator Jaw Only

Chương 3 Kết quả thực nghiệm tiến hành lập kế hoạch, kiểm tra chất

lượng QA trước điều trị và điều trị cho 50 bệnh nhân ung thư trực tràng thấp dùng

kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng bằng hệ Collimator Jaw Only Dựa trên kết quả thực nghiệm tiến hành thảo luận và rút ra được tính ưu việt của kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng so với kỹ thuật xạ trị thông thường

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT XẠ TRỊ ĐIỀU BIẾN LIỀU LƯỢNG

1.1 Ung thư và các phương pháp điều trị

1.1.1 Khái niệm về ung thư

Trong cơ thể sống, bình thường trong quá trình sinh trưởng và phát triển các tế bào được sinh ra và chết đi theo một cơ chế quản lý chặt chẽ của cơ thể Quy luật này

để kiểm soát và duy trì số lượng tế bào ở mỗi cơ quan ở mức ổn định Ngược lại, các

tế bào ung thư là các tế bào bất thường, được sinh ra không dưới sự quản lý của cơ thể và chết theo một nhịp độ nhanh hơn các tế bào bình thường

Ung thư được định nghĩa là sự sinh trưởng mất kiểm soát, tạo nên sự tập trung một khối lượng lớn tế bào do sự sinh sản quá nhanh, vượt quá số tế bào chết đi, hậu quả là khối tế bào này dần dần xâm lấn và tàn phá các mô và các

cơ quan của cơ thể sống [10, 14]

Như thế, ung thư là bệnh của tế bào sống Trong cơ thể chúng ta, nơi nào

có tế bào sống, nơi đó có thể có ung thư Tóc, lông, móng là chất sừng, không phải

là tế bào sống nên không có ung thư

Các tế bào ung thư là các tế bào bất thường, và chết theo một nhịp độ nhanh hơn các tế bào bình thường, nhưng cũng không cân bằng được với mức

độ sinh sản ra các tế bào mới quá nhanh, do đó khối lượng mô ung thư ngày càng lớn Sự mất quân bình này do 2 yếu tố chính: Các bất thường di truyền trong tế bào ung thư và sự bất lực của cơ thể chủ trong việc phát hiện và tiêu diệt các tế bào này

Sự không cân bằng giữa mức độ sinh sản ra các tế bào mới và tế bào chết đi

là nguyên nhân dẫn đến khối lượng tế bào ung thư ngày càng lớn, chúng tạo thành những khối u ung thư Có thể chia khối u thành hai loại: U lành tính và u ác tính

U lành thường không gây nguy hiểm đến tính mạng người bệnh và có thể điều trị bằng phương pháp phẫu thuật loại bỏ khối u Những tế bào của ung thư ác tính

có thể xâm lấm và chèn ép các cơ quan xung quanh làm cho quá trình trao đổi chất của chúng trở lên rối loạn Ngoài ra, một số tế bào ung thư còn có thể theo mạch

máu và mạch bạch huyết di cư đến những cơ quan mới khác trong cơ thể, bám lại

và tiếp tục sinh sôi nảy nở ra những khối u mới Hiện tượng này được gọi là sự di căn Việc chèn ép cũng như xâm lấn vào những cơ quan giữ chức năng quan trọng, điều hòa sự sống như não, phổi, gan, thận khiến các cơ quan này không còn được thực hiện đúng chức năng của nó và dẫn đến gây tử vong cho người

bệnh “Căn bệnh có tỉ lệ tử vong hàng đầu và chiếm gần một phần năm tổng các

ca tử vong trên toàn thế giới chính là ung thư” Như vậy, ung thư là một căn

bệnh rất nguy hiểm và cần phải được điều trị kịp thời khi mắc phải

1.1.2 Các phương pháp điều trị ung thư

Hiện nay có ba phương pháp c h í n h đ ể điều trị ung thư, đó là: Phẫu

thuật, xạ trị và hóa trị Ngoài ra có thể điều trị kết hợp các phương pháp để đạt

hiệu quả mong muốn Việc lựa chọn phương pháp điều trị thích hợp là hoàn toàn phụ thuộc vào loại bệnh, vị trí và từng giai đoạn ung thư khác nhau

Mục đích các phương pháp này là làm sao để tiêu diệt được nhiều nhất các tế bào ung thư mà làm tổn thương ít nhất có thể cho tế bào bình thường ở xung quanh

Phẫu thuật: Là phương pháp điều trị cổ điển nhất nhưng cũng rất công

hiệu đặc biệt là với ung thư giai đoạn sớm và khu trú rõ ràng Khi phẫu thuật, tế bào ung thư được lấy đi càng nhiều càng tốt Ðôi khi tế bào lành cũng được cắt bỏ

để chắc chắn là tế bào ung thư lẫn vào đó sẽ được loại hết Phương pháp này dùng hiệu quả nhất với các khối u lành tính hoặc ung thư không di căn Thông thường phẫu thật được can thiệp, sau đó phải dùng kết hợp với các phương pháp khác

Xạ trị: Là phương pháp sử dụng bức xạ ion hoá để tiêu diệt các khối u

Thông thường xạ trị được dùng cho ung thư không áp dụng được bằng phẫu thuật hoặc khi đã phẫu thuật mà vẫn chưa triệt để, nghĩa là xạ trị sẽ giúp phẫu thuật tiêu diệt tận gốc các tế bào ung thư Về cơ bản xạ trị được chia ra làm hai

kỹ thuật chủ yếu: Xạ trị chiếu ngoài và xạ trị áp sát

Hóa trị: Là phương pháp sử dụng hoá chất (các loại thuốc đặc hiệu chống

ung thư) để điều trị ung thư Nó được dùng khi ung thư đã lan ra ngoài vị trí ban đầu hoặc khi có di căn ở nhiều địa điểm Có nhiều loại hóa chất khác nhau Mỗi hóa chất có tác dụng riêng biệt với từng ung thư bằng cách làm ngưng sự phân

chia của các tế bào dị thường Khi không có sự phân bào thì tế bào ung thư sẽ bị tiêu diệt, khối u teo lại

Các phương pháp kết hợp: Ngoài các phương pháp độc lập, để điều trị ung thư hiệu quả hơn, còn có thể kết hợp các phương pháp với nhau Ví dụ, phẫu thuật kết hợp với xạ trị; phẫu thuật kết hợp với hoá trị; xạ trị kết hợp với hoá trị

1.1.3 Phương pháp xạ trị ngoài dùng chùm photon

Có hai phương pháp xạ trị phổ biến đã và đang được sử dụng là xạ trị ngoài (hay còn gọi là xạ trị từ xa) và xạ trị trong (hay còn gọi là xạ trị áp sát)

Xạ trị trong (hay còn gọi là xạ trị áp sát) là kỹ thuật xạ trị mà khoảng cách từ nguồn phóng xạ đến các khối u là rất nhỏ Trong phương pháp này người ta sử dụng các nguồn phóng xạ có dạng kim, dạng ống, tube để đưa sát lại vùng có khối u Có

ba cách thực hiện kỹ thuật này: Cách thứ nhất dùng tấm áp bề mặt để điều trị các vùng như da mặt, vùng đầu, vùng cổ,…; Cách thứ hai là dùng các applicator để điều trị ở các khoang tự nhiên của cơ thể; Cách thứ ba người ta sử dụng các kim cắm trực tiếp vào trong các khe, kẽ, trong mô,…

Xạ trị ngoài hay còn gọi là xạ trị từ xa là phương pháp xạ trị mà nguồn phát tia ở cách bệnh nhân một khoảng nào đó Đây là phương pháp rất phổ biến trong điều trị ung thư hiện nay Phương pháp này được tiến hành với chùm photon từ nguồn phát như nguồn Co60 hoặc chùm bức xạ hãm năng lượng cao được tạo bởi chùm electron được gia tốc bởi máy gia tốc tuyến tính, cho đập vào bia Xạ trị từ ngoài có thể dùng trực tiếp chùm electron tuyến tính phát ra từ máy gia tốc để điều trị các khối u ngay gần bề mặt da

Cho tới thời điểm hiện nay, xạ trị ngoài có 3 kĩ thuật chính:

Hình 1.1 Các kỹ thuật xạ trị ngoài

a/ Kỹ thuật xạ trị thông thường

b/ Kỹ thuật xạ trị theo hình dạng 3 chiều của khối u

c/ Kỹ thuật xạ trị điều biến liều theo hình thái khối u

(1) Kỹ thuật xạ trị thông thường: Kỹ thuật này phổ biến từ trước cho đến nay (2) Kỹ thuật xạ trị theo hình dạng ba chiều của khối u: Với sự có mặt của

ống chuẩn trực đa lá MLC, chùm bức xạ phát ra có thể được điều chỉnh theo hình dạng bất kì của khối u

(3) Kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng theo hình dạng khối u: Đây là kỹ

thuật xạ trị tiên tiến nhất hiện nay, hình dáng chùm tia không những có thể điều chỉnh để ôm khít khối u mà cường độ bức xạ chùm tia phát ra còn có thể điều biến được trên từng ô khác khau trên khối u

Nội dung của Luận văn này đề cập đến kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng

theo hình dạng khối u sử dụng chùm photon được tạo ra từ máy gia tốc tuyến tính

PRIMUS – SIEMENS

1.1.3.2 Cơ sở của phương pháp xạ trị dùng chùm photon

Chùm photon (tia gamma và tia X) gây ra độ ion hóa trong môi trường nhỏ hơn các loại hạt khác, nhưng độ đâm xuyên lại rất lớn do đó hiện nay được ứng dụng chủ yếu trong xạ trị từ xa, chúng có thể tác dụng lên tế bào ở sâu trong cơ thể, để điều trị các khối u sâu Với các u sâu trên 3cm, để giảm liều chiếu ở mặt da và ở các mô lành trên đường đi của chùm tia, người ta sư ̉

dụng nhiều chùm, theo các hướng khác nhau sao cho các hướng chiếu được chọn hội tụ tại tâm là khối u cần điều trị Dùng chùm bức xạ hãm năng lượng cao phát ra từ máy gia tốc, bằng cách quay máy gia tốc chọn hướng chiếu khác nhau cho phép ta thực hiện yêu cầu trên Khi chiếu với góc chiếu khác nhau, các chùm tia phải đảm bảo sự đồng tâm Khi đó liều chiếu tập trung chủ yếu vào khối u, còn các tế bào lành liều chiếu giảm đi rõ rệt so với việc chiếu

cố định theo một phương Đây là một trong những ưu việt của xạ trị dùng máy gia tốc

Kỹ thuật xạ trị dựa trên một sự kiện thực nghiệm là các tế bào ung thư nhạy cảm với bức xạ ion hóa hơn các tế bào khỏe mạnh

Nguyên tắc của xa ̣ tri ̣ là , bằng cách nào đó phải phân bố liều lượng đã chỉ định tập trung cao và đồng đều tại thể tích khối u , đồng thơ ̀ i phải giảm thiểu liều có ha ̣i cho các tổ chức lành liên quan [17]

Hiệu quả điều trị được xác định bởi khả năng tiêu diệt khối u và khả năng xảy ra biến chứng cho mô lành Dựa trên những nguyên tắc sau:

- Dựa trên quan hệ giữa liều và đáp ứng bức xạ của mô ung thư và mô lành để chọn liều điều trị thích hợp

- Chọn cách chiếu sao cho mô lành ít bị ảnh hưởng nhất

- Xạ nhiều phân liều (fraction)

- Nguồn ở sát khối u (xạ trị áp sát)

- Tránh mô lành (nhiều góc chiếu trong xạ trị ngoài)

1.2 Máy gia tốc trong xạ trị ung thư

1.2.1 Ưu việt của phương pháp xạ trị ngoài dùng máy gia tốc

Phương pháp xạ trị sử dụng máy gia tốc tuyến tính là một bước tiến lớn trong kỹ thuật xạ trị hiện đại So với máy Cobalt-60, máy gia tốc có những ưu điểm sau:

- Máy gia tốc có thể cho hai loại chùm tia là chùm electron và chùm photon Có thể điều khiển được năng lượng chùm tia phát ra từ máy gia tốc

- Kích thước của vùng bán dạ chùm tia nhỏ, suất liều bức xạ cao

- Không cần thay thế nguồn bức xạ như trường hợp máy Cobalt

- Độ an toàn phóng xạ cao do máy gia tốc không có nguồn phóng xạ,

nó chỉ phát chùm tia khi hoạt động

- Các đặc tính của chùm tia tốt hơn

- Photon có năng lượng càng cao thì khả năng đâm xuyên càng lớn và hiệu quả sinh học càng cao

- Khoảng cách giữa nguồn xạ và da bệnh nhân càng lớn thì sự phân bố liều lượng bức xạ ở mô bệnh sâu dưới đó càng đồng nhất trong thể tích khối

u Tuy nhiên tăng khoảng cách đó sẽ kéo theo sự suy giảm cường độ chùm tia chiếu tới Để khắc phục sự suy giảm cường độ đó càng phải có các photon với mức năng lượng cao hơn

- Tia đâm xuyên càng lớn khi vào cơ thể bệnh nhân càng tạo nên suất liều điều trị sâu tốt hơn, đồng thời liều gây hại cho các mô lành trên đường xuyên qua càng ít hơn Sự tán xạ ra mô lành xung quanh u càng ít hơn khi năng lượng chùm photon càng lớn

- Chùm tia càng mạnh càng tạo ra mặt phẳng đồng liều trong mô bệnh tốt hơn

Vì vậy người ta phải sử dụng máy gia tốc trong xạ trị ung thư và sự ra đời máy gia tốc đã tạo ra bước ngoặt lớn trong điều trị ung thư Và để đáp ứng yêu cầu cao nhất cho mục đích xạ trị, máy gia tốc phải được thiết kế đạt yêu cầu cơ bản:

- Chùm bức xạ phát ra từ máy gia tốc phải được xác định rõ năng lượng

và có thể thay đổi được kích thước

- Liều lượng bức xạ của chùm tia phải đồng đều

- Liều lượng bức xạ phát ra từ thiết bị phải ổn định trong suốt thời gian

sử dụng, nghĩa là năng lượng, cường độ và vị trí chùm tia có thể kiểm soát được, có thể đo đạc một cách chính xác

- Hướng của chùm tia bức xạ có thể thay đổi được để có thể điều chỉnh được đến mọi vị trí khác nhau

- Hệ thống giường điều trị có thể chuyển động được theo ba chiều với

độ chính xác cao

- Hệ thống cơ khí ổn định, linh hoạt Có hệ thống đo liều bức xạ, cảnh báo độ nhiễm phóng xạ, che chắn đảm bảo khi vận hành thiết bị, tự động ngắt máy khi có sự cố

1.2.2 Nguyên lý cấu tạo của máy gia tốc tuyến tính dùng trong xạ trị

Máy gia tốc gia tốc tuyến tính dùng trong xạ trị thường được chia thành năm

hệ thống là [6,24]:

(1) Hệ thống bơm, là một nguồn electron hay còn gọi là súng điện tử

(2) Hệ thống tần số vô tuyến bao gồm nguồn tần số vô tuyến sử dụng magneton hoặc klyston, bộ điều chế, ống dẫn sóng cao tần có chân không thấp trong

đó electron được gia tốc,…

(3) Hệ thống vận chuyển chùm tia có vai trò vận chuyển electron trong chân không từ ống dẫn sóng gia tốc tới bia hoặc lá tán xạ

(4) Hệ thống phụ trợ gồm hệ thống bơm chân không, hệ thống làm lạnh bằng nước, hệ thống chất điện môi bằng ga để truyền vi sóng từ bộ phận phát sóng

vô tuyến tới ống dẫn sóng

(5) Hệ thống theo dõi và chuẩn trực chùm tia

Có thể minh họa các bộ phận chính của một máy gia tốc xạ trị bằng sơ đồ khối đơn giản như Hình 1.2

Hình 1.2 Các bộ phận chính của máy gia tốc xạ trị Bên cạnh đó còn rất nhiều phần khác đi kèm với máy gia tốc là [5]:

- Hệ thống collimator chuẩn thông dụng

- Hệ thống laser xác định trục quay của máy, trục thẳng đứng của chùm tia,

bộ hiển thị chùm tia bằng ánh sáng nhìn thấy

- Hệ thống camera theo dõi bệnh nhân, hệ thống đàm thoại giữa thầy thuốc

và bệnh nhân

- Hệ thống máy tính điều khiển thiết bị; màn hình thông báo các số liệu liên

quan tới việc điều trị

- Hệ thống che chắn phóng xạ

- Hệ thống tự ngắt máy gia tốc khi có sự cố

Các hệ thống liên quan đến quá trình điều trị bằng máy gia tốc [5]:

- Giường máy có thể điều khiển lên, xuống, quay theo các góc

- Hệ thống tính liều lượng và lập kế hoạch điều trị

- Hệ thống đo liều: máy đo liều phóng xạ, máy đo phòng hộ tia xạ,…

- Hệ thống làm khuôn chì,…

Máy gia tốc là thiết bị làm tăng tốc các hạt tích điện như hạt alpha, proton, electron bằng điện trường [7] Những máy gia tốc đầu tiên ra đời là các máy gia tốc thẳng kiểu tĩnh điện Đó là máy gia tốc WaltonCockroft và VandeGraff Lawritson

và Sloan đã cải tiến đưa ra loại máy gia tốc thẳng không sử dụng điện trường một chiều để gia tốc mà dùng điện trường xoay chiều Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật, đặc biệt là công nghệ vi sóng, các loại máy gia tốc ra đời và những nguồn phát sóng siêu cao tần cho phép gia tốc các loại hạt tới những mức năng lượng khác nhau từ thấp tới cao và siêu cao Thay đổi tần số vi sóng sẽ làm thay đổi động năng của chùm điện tử Các máy gia tốc thẳng hiện đại dùng các sóng siêu cao tần có thể làm cho chùm hạt vi mô chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng (khoảng 1000 MV hoặc 1BV)

1.2.3 Nguyên lý hoạt động của máy gia tốc tuyến tính trong xạ trị

Máy gia tốc tuyến tính là loại máy mà hạt tích điện được gia tốc nhờ điện trường một chiều hoặc xoay chiều có điện thế cao và quỹ đạo hạt là đường thẳng khi chuyển động trong điện trường

Năm 1932, Walt và Cokraft đã thành công trong việc biến đổi hạt nhân bền thành hạt nhân phóng xạ bằng phản ứng hạt nhân với photon Để gia tốc electron

đạt đến năng lượng cần thiết, hai ông dùng phương pháp gia tốc điện trường bằng một sơ đồ nối tiếp các tụ điện để tạo ra điện thế cao từ 600000 Volt đến 800000 Volt và đưa điện áp đó vào trong chân không Nhưng sử dụng điện trường một chiều chỉ gia tốc 2 đến 3 MeV không thể giải quyết được những vấn đề liên quan đến hạt nhân nguyên tử Lawriton và Sloan đã giải quyết vấn đề bằng cách thay đổi việc sử dụng điện trường một chiều bằng điện trường xoay chiều Lúc đầu người ta nghi ngờ về khả năng điện trường xoay chiều có thể gia tốc được các hạt hay không? Vì là điện trường xoay chiều nên hướng của điện trường thay đổi theo chu

kỳ Khi hướng của nó trùng với hướng chuyển động của hạt thì hạt được gia tốc Nhưng khi điện trường có hướng ngược lại thì hạt sẽ bị giảm tốc Nếu thời gian hạt được gia tốc bằng thời gian hạt bị hãm thì quá trình này có thể nhận được một năng lượng đáng kể không? Chính vì lý do đó mà thời gian đầu người ta đã nghĩ đến việc tạo ra các điện trường một chiều để tránh sự thay đổi chiều của lực điện trường theo chu kỳ [6]

Do hạn chế về mặt năng lượng nên gia tốc electron nhờ điện trường một chiều trong máy gia tốc xạ trị ít được sử dụng Để thu được chùm electron với năng lượng cao người ta đã sử dụng phương pháp gia tốc hạt trong điện trường xoay chiều Sơ đồ gia tốc electron trong điện trường xoay chiều có dạng như Hình 1.3a

và Hình 1.3b:

Hình 1.3 (a) Sắp xếp các ống tạo sự gia tốc

Hình 1.3 (b) Sắp xếp các ống tạo sự gia tốc

Giả thiết giữa các cực A và B được tạo ra một điện trường xoay chiều (Hình 1.3a)

Ta đặt vào giữa các cực này một loạt ống hình trụ được ký hiệu C1, C2, C3,

C4,và C5 Ống C1, C3, C5 được nối với điện cực B còn C2, C4 nối với cực A Từ

Hình vẽ 1.3a nhận thấy hiệu điện thế giữa A và C1 bằng hiệu điện thế giữa C2 và C3

và bằng hiệu điện thế giữa C4 và C5 Tương tự điện thế giữa C1 và C2 bằng điện thế giữa C3 và C4

Giả sử tại thời điểm nào đó điện thế tại A âm còn ở B dương khi đó điện trường hướng từ C1 sang A, còn tại đầu giữa C1 và C2 điện trường hướng từ C1 sang

C2 Giả sử tại thời điểm này electron chuyển động từ A sang C1, electron sẽ được gia tốc động năng thu được là eU Chọn chiều dài ống C1 là L1 thích hợp để electron

đi trong ống C1 mất ½ chu kỳ thì đến đầu kia của C1, điện trường tại hai đầu C1 và

C2 đổi chiều khi đó electron chuyển từ C1 đến C2 được gia tốc và động năng tăng thêm eU Như vậy khi chuyển động trong ống C2 động năng của electron là 2 eU

Cứ như vậy electron khi đi trong ống C5 có động năng 5 eU Nếu ta không chỉ sử dụng 5 ống mà nhiều hơn và độ dài ống được lựa chọn sao cho mỗi lần điện trường thay đổi dấu trong khi hạt chuyển động trong ống thì hạt sẽ được gia tốc mỗi lần đi

từ ống này sang ống kia [6]

Để thực hiện việc gia tốc hạt là đồng bộ khi chuyển động trong các ống thì thời gian chúng chuyển động trong mỗi ống phải bằng nhau Điều đó đòi hỏi chiều

dài các ống phải tăng dần Thời gian hạt được gia tốc đi trong các ống được tính theo công thức sau:

3 3

2 2

1

1

v

l v

l v

.21

.2

3 2

m eU l

m eU l

m eU

Như vậy có thể nói rằng nếu ta có một hệ thống gồm một lượng lớn điện cực

có kích thước phù hợp với một hiệu điện thế U nhỏ chúng ta có khả năng cung cấp cho hạt một năng lượng rất lớn

Tần số của nguồn điện xoay chiều theo tính toán cỡ hàng chục MHz

1.3 Kỹ thuật xạ trị điều biến liều lƣợng

1.3.1 Xạ trị điều biến liều lƣợng

Nội dung phần này đề cập đến những yêu cầu về con người, tính hợp lý và những khía cạnh kỹ thuật để có thể triển khai kỹ thuật IMRT một cách an toàn và hiệu quả nhất Những kỹ thuật xạ trị thường quy hiện nay, kể cả kỹ thuật 3D-CRT (3D-Conformal Radiation Therapy) với sự đồng đều về liều lượng và những công

cụ làm thay đổi hình dạng chùm tia, chẳng hạn các lọc nêm hay bù mô v.v cũng không phải là phương pháp có thể tạo ra sự bảo vệ hoàn toàn hay từng phần cho các

tổ chức lành Giờ đây, với tiến bộ vượt bậc về công nghệ chế tạo thiết bị cùng những phần mềm đặc biệt người ta có thể tạo ra sự phân bố liều lượng theo mức độ khác nhau trong không gian theo ý muốn Đó là những máy gia tốc xạ trị với collimator đa lá (MLC), là thế hệ máy tính với phần mềm lập kế hoạch nghịch đảo trong không gian 3 chiều Mục đích cuối cùng của 3D-CRT là tạo ra sự phân bố liều lượng đúng với hình dạng thể tích bia theo 3D trong khi đó giảm thiểu liều có hại tới mức độ chấp nhận được cho các tổ chức lành liên quan

Kỹ thuật IMRT là một kỹ thuật hết sức tinh xảo và phức tạp mà trong đó tạo

ra cường độ các chùm tia không đồng nhất Những phương cách điều chỉnh hoặc thay đổi hình dạng chùm tia, chẳng hạn như các lọc nêm, các bộ bù trừ mô đã được

sử dụng trong nhiều năm qua cũng chưa phải là kỹ thuật IMRT Kỹ thuật IMRT có thể sử dụng hoặc bằng những dụng cụ bù trừ mô theo hai chiều hoặc bằng hệ MLC

Kỹ thuật phân bố liều khi sử dụng MLC có thể theo 2 cách: “cửa sổ cánh chớp” hoặc “phát tia ngắt quãng” Kỹ thuật IMRT còn bao gồm việc xác định rõ các miền giới hạn liều lượng tại thể tích bia cùng sự lan toả của nó và các tổ chức lành liền kề một cách hợp lý Đánh giá tính tối ưu của kỹ thuật IMRT, kể cả việc phân tích về sự phân bố liều lượng theo ba chiều, về biểu đồ thể tích liều lượng (DVH) cho thể tích bia và các tổ chức nguy cấp

Kỹ thuật IMRT đòi hỏi sự hợp tác rất chặt chẽ giữa của đội ngũ cán bộ chuyên môn được đào tạo cơ bản và có trình độ cao, bao gồm các bác sĩ xạ trị, kỹ sư vật lý và các kỹ thuật viên xạ trị Những yêu cầu cơ bản về kỹ thuật IMRT bao gồm:

- Quy trình ATP và commissioning hệ thống máy xạ trị và các thiết bị phụ trợ kèm theo

- Triển khai đầy đủ, nghiêm túc các hoạt động trong chương trình đảm bảo chất lượng xạ trị

- Nguyên tắc phân tích, đánh giá tính tối ưu của kế hoạch được lựa chọn

- Thực hành điều trị một cách chính xác, an toàn

Đã có nhiều tài liệu đề cập đến kỹ thuật IMRT trong đó một số yêu cầu cốt lõi phải cân nhắc một cách thận trọng khi triển khai kỹ thuật này Đó là chi phí sẽ tăng lên cho triển khai kỹ thuật, tăng thêm cường độ làm việc, thời gian máy phát tia điều trị cũng sẽ dài thêm, nguy cơ phát sinh ung thư thứ cấp và giảm suất liều máy tại thể tích bia và các vùng được chiếu xạ Quyết định cuối cùng để thực thi kỹ thuật IMRT là phải có được ý kiến thống nhất của một ủy ban đa chuyên ngành gồm các nhà chuyên môn, cán bộ kỹ thuật và chuyên viên tài chính v.v

1.3.2 Ứng dụng lâm sàng của kỹ thuật IMRT

1.3.2.1 Cơ sở lâm sàng để triển khai kỹ thuật IMRT

Những nghiên cứu gần đây đều nhấn mạnh đến những lợi thế về phân bố liều lượng của kỹ thuật IMRT so với 3-D CRT, đó là sự phân bố liều cao tại thể tích bia

và tránh được những tổn hại cho các tổ chức lành liền kề Những loại bệnh với đặc tính giải phẫu thường chọn điều trị bằng kỹ thuật IMRT là:

Ung thư đầu cổ mà thể tích bia thường được chiếu xạ từ phía trước và hai bên vào đều có liên quan đến tủy sống và vùng tuyến nước bọt

Ung thư tuyến tiền liệt, trong đó trực tràng cũng nằm trong vùng thể tích bị chiếu xạ

Ung thư phổi, trong đó vùng hạch trung thất có thể nằm phía trước và phía bên của thể tích bia

Ung thư thực quản, nơi mà các vùng liều cao cũng luôn ảnh hưởng tới phổi Ung thư phụ khoa, nơi các hạch vùng là thể tích bia được sắp xếp theo phía bên hoặc trước bàng quang

Ung thư vú trái, trong đó thể tích bia có phần nằm sâu xuống phần trước của phổi và tim

Ung thư trực tràng, nơi mà khối u gần với các cơ quan lành cần bảo vệ như bàng quang, ruột non, cổ xương đùi

Khi thể tích của các mô liền kề được làm giảm liều hấp thụ thì có thể tăng phân bố liều cao hơn bình thường tại thể tích u mà không làm tăng thêm độc tố tế bào và sẽ cải thiện được xác suất kiểm soát khối u Hơn nữa, nếu vùng đặc biệt nào

đó của khối u kháng tia xạ (chẳng hạn do thiếu oxy) mà có thể nhận biết được thì nên áp dụng kỹ thuật IMRT Vấn đề này đang là chủ đề nghiên cứu hấp dẫn trong thực tế lâm sàng

Trong khi nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh lợi ích của kỹ thuật IMRT về mặt lâm sàng nhưng về công tác đo liều vẫn còn nhiều hạn chế bởi cho đến nay vẫn chưa có nhiều công trình nghiên cứu mang tính ngẫu nhiên về vấn đề này Hiện có một số công trình vẫn chỉ tập trung vào 3 loại bệnh thường áp dụng kỹ thuật IMRT là ung thư đầu cổ, ung thư tuyến tiền liệt và ung thư cổ tử cung

Với ung thư đầu cổ, người ta thường nhấn mạnh tính ưu việt của kỹ thuật IMRT là khả năng bảo vệ tuyến nước bọt và giảm chứng khô miệng Nhiều ấn phẩm

đã xuất bản cũng nêu lên mức độ ít chịu ảnh hưởng liều bức xạ cho tuyến mang tai (chứ không phải hàm dưới) Tại một số trung tâm xạ trị với lưu lượng bệng nhân lớn và nhiều kinh nghiệm lâm sàng đã công bố một số bài báo đề cập đến sự tái phát tại chỗ khi áp dụng kỹ thuật IMRT cho ung thư đầu cổ Điều đáng lưu ý là những trường hợp tái phát thường xảy ra nằm trong vùng chiếu xạ chứ không phải nằm ngoài hoặc tại mép đường biên của trường chiếu Đây là vấn đề đang được bàn cãi

và cần thêm nhiều thời gian

Việc phân bố liều lượng lớn tại thể tích khối u thô (GTV), cho ung thư đầu

cổ sẽ làm tăng hiệu quả sinh học và giảm độc hại tế bào cũng đã được đề cập trong một số công trình nghiên cứu Tuy nhiên, đó chỉ là những số liệu thử nghiệm lâm sàng ở giai đoạn một Vấn đề chính là tính không đồng nhất của các tế bào và vị trí khối u (GTV) vẫn chưa được làm sáng tỏ

Với ung thư tuyến tiền liệt, việc bảo vệ được thành trực tràng dường như là lợi thế lớn nhất so với kỹ thuật 3D-CRT kinh điển Từ đó đã làm tăng đáng kể kết quả điều trị

Trường hợp ung thư cổ tử cung, những điểm nổi trội nhất là bảo vệ được ruột non và tủy xương Công trình nghiên cứu tại trường đại học tổng hợp Chicago đã khẳng định kỹ thuật IMRT đã làm giảm rất đáng kể tỷ lệ độc hại tế bào so với kỹ thuật xạ trị thường quy Theo báo cáo, với loại ung thư này thì lợi ích của kỹ thuật IMRT là rất quan trọng đối với những bệnh nhân đòi hỏi mở rộng kích thước trường chiếu vào khu vực động mạch chủ hay khung chậu Ngoài ra, lợi ích khác nữa là kỹ thuật IMRT còn làm giảm độc hại cho tủy xương, nhất là những bệnh nhân điều trị theo phác đồ hoá, xạ trị đồng thời Điều này đã được khảng định qua nghiệm pháp ghi hình bằng kỹ thuật SPECT

Một vài khía cạnh bất lợi của kỹ thuật IMRT cũng cần được bàn đến Bởi lẽ, cho đến nay chúng ta vẫn chưa có đầy đủ thông tin khẳng định về mặt lâm sàng So với kỹ thuật 3D-CRT, thì trong khi IMRT làm giảm thể tích mô lành phải nhận liều cao thì nhiều vùng thể tích lớn lại nhận được mức liều thấp Điều này là do một số lượng lớn các chùm tia được hình thành trong quá trình chuyển động các lá của collimator và gây nên độ dò rỉ liều bức xạ Chính yếu tố này đã làm tăng thêm nhiều mối nguy cơ như sự đột biến của tế bào, các yếu tố sinh ung thư hơn là mức liều cao Mối nguy cơ này đặc biệt nhạy cảm với những bệnh nhân tuổi còn trẻ Mà mối nguy hại này đôi khi kéo dài 5-10 năm sau điều trị Điều này các nhà ung thư học, các bác sĩ xạ trị phải hết sức cảnh giác

1.3.2.2 Những yêu cầu quan trọng khi áp dụng kỹ thuật IMRT trong lâm sàng

Chương trình IMRT cần được xây dựng trên một cơ sở thành thạo về chuyên môn và kinh nghiệm về lâm sàng trong kỹ thuật xạ trị kinh điển 3D-CRT Trước khi triển khai kỹ thuật IMRT, các yêu cầu quan trọng sau đây phải được đáp ứng đầy đủ:

- Các trang thiết bị phải bố trí tại khu vực của kỹ thuật thường quy 3D-CRT

từ trước đó

- Phải đầy đủ các trang thiết bị chẩn đoán hình ảnh

- Phải có trang thiết bị hình ảnh phục vụ lập kế hoạch điều trị, chẳng hạn CT Sim

- Số lượng bệnh nhân cần thiết cho chỉ định xạ trị triệt để và IMRT

- Cán bộ chuyên môn có kinh nghiệm ít nhất 2 năm về 3D-CRT

Những yêu cầu trong quá trình triển khai IMRT

- Ủy ban chuyên môn và triển khai chương trình phải có thành viên phụ trách

- Đào tạo kiến thức đầy đủ cho đội ngũ cán bộ chuyên môn

- Đầy đủ các thiết bị phụ trợ cũng như linh kiện, phụ tùng thay thế

- Hoàn chỉnh phác đồ điều trị cho những bệnh thường gặp có chỉ định theo

kỹ thuật IMRT

Tiếp cận với kỹ thuật IMRT

Cũng như bất kỳ công nghệ tiến bộ nào khác, IMRT cần phải tính đến nhu cầu đặc trưng riêng của từng cơ sở Nếu không có luận chứng cụ thể và sát thực, không khảo sát kỹ lưu lượng bệnh nhân có nhu cầu triển khai IMRT thì không thể tiến hành một cách hiệu quả

Yêu cầu về đội ngũ cán bộ chuyên môn

Cơ sở xạ trị phải thành lập một uỷ ban điều hành chung bao gồm bác sĩ xạ trị, kỹ sư vật lý, kỹ thuật viên xạ trị và cán bộ quản lý tài chính để xây dựng kế hoạch và quyết định triển khai chương trình IMRT Trước khi triển khai kỹ thuật IMRT, tiểu ban chuyên môn gồm bác sĩ xạ trị, kỹ sư vật lý và kỹ thuật viên cần phải có kinh nghiệm với kỹ thuật 3D-CRT Vì IMRT sẽ rất phức tạp về kỹ thuật và tiêu tốn thời gian nên sẽ là lý tưởng nếu hàng ngày một bác sĩ xạ trị đảm trách không quá 30 bệnh nhân

Trang thiết bị

Việc thực thi kỹ thuật IMRT đòi hỏi có sự đầu tư thỏa đáng về nguồn nhân lực cũng như trang thiết bị Để máy điều trị với tính năng IMRT hoạt động chuẩn xác và ổn định, thì các thiết bị phụ trợ dùng kiểm tra, kiểm soát môi trường cho đến các máy móc và phụ tùng duy tu sửa chữa định kỳ phải được trang bị đồng bộ Những loại thiết bị này có một tỷ trọng rất đáng kể về nguồn kinh phí Do vậy, toàn

bộ nguồn kinh phí chung cần phải được tính đến cho đào tạo cán bộ, xây dựng cơ

bản và mua sắm đồng bộ các trang thiết bị và phụ tùng thay thế Ngoài ra, phải tính chi tiết đến chi phí phát sinh về thời gian chuẩn bị, lập kế hoạch tính toán liều

và phát tia điều trị theo IMRT Bởi lẽ, những yếu tố này chắc chắn ít nhiều gây ảnh hưởng đến lưu lượng bệnh nhân cũng như nếp hoạt động chuyên môn theo những

kỹ thuật thông thường trước đó Điều dễ nhận thấy là kỹ thuật IMRT sẽ thuận tiện với những loại máy gia tốc được trang bị hệ collimator MLC, tuy nhiên người ta cũng có thể dùng phương pháp khác chẳng hạn với máy cobalt-60 và sử dụng công

cụ bù trừ mô

Quy trình kỹ thuật triển khai IMRT

Quy trình kỹ thuật triển khai thực hiện kỹ thuật IMRT bao gồm các bước cố

định tư thế bệnh nhân, các hình ảnh giải phẫu theo 3D, phần mềm lập kế hoạch nghịch đảo, kiểm tra các thông số kỹ thuật và cuối cùng là phát tia điều trị Kỹ thuật IMRT đòi hỏi những giới hạn sai số trong tư thế bệnh nhân nghiêm ngặt hơn rất nhiều so với 3D-CRT Sở dĩ như vậy là vì quá trình phát tia điều trị theo kỹ thuật IMRT có thể kéo dài thời gian hơn nhiều và sự cử động của các cơ quan, tổ chức bên trong cơ thể bệnh nhân là khó tránh khỏi Tuy nhiên, quá trình tối ưu hóa trên máy tính với phần mềm lập kế hoạch nghịch đảo tùy thuộc vào sự xác định chính xác thể tích bia cũng như các tổ chức nguy cấp liền kề và khoảng cách tương đối giữa các vùng thể tích đo với nhau Với phần mềm lập kế hoạch nghịch đảo, các vùng thể tích được giới hạn những mức liều lượng thuần túy về mặt toán học, qua

đó phần mềm máy tính sử dụng thuật toán để xử lý và tối ưu hóa liều lượng các chùm tia để đáp ứng đúng như sự phân bố cường độ theo hình thái của khối u được yêu cầu Theo quan điềm đo liều lượng lâm sàng, tính phức tạp của kỹ thuật này kéo theo những yêu cầu cao hơn về quy trình QA-QC (kiểm soát và đảm bảo chất lượng) Nói chung, IMRT là một quy trình liên hoàn gồm nhiều khâu kỹ thuật có độ chuẩn xác cao và đội ngũ các bộ chuyên môn phải được đào tạo hết sức cơ bản và chuyên sâu Từng bộ phận chuyên môn phải nhận thức rõ vai trò trách nhiệm của mình và trong phối, kết hợp công việc với nhau

Những yêu cầu về đầu tư nguồn vốn

Kỹ thuật IMRT là một kỹ thuật xạ trị hiện đại và phức tạp Để đảm bảo rằng mọi yếu tố trong quy trình điều trị đã đáp ứng đầy đủ những yêu cầu cao nhất theo tiêu chuẩn đề ra thì ngoài những đầu tư ban đầu về xây dựng cơ bản, mua sắm trang thiết bị cũng như đào tạo nhân lực thì mỗi cơ sở xạ trị phải đầu tư một cách thỏa đáng về cả chương trình QA-QC Người ta đã ước tính được rằng cần thêm chi phí cho triển khai kỹ thuật IMRT hàng năm khoảng 40 bệnh nhân điều trị bằng kỹ thuật IMRT, ngoài 300 bệnh nhân theo kỹ thuật thường quy và thời gian tương ứng là khoảng 550 giờ Trong đó khoảng 100 giờ cho công tác QA, kiểm tra chất lượng máy, 50 giờ cho QA hệ thống lập kế hoạch điều trị và 200 giờ cho QA mọi vấn đề liên quan và phát sinh trong kỹ thuật điều trị bệnh nhân và 200 giờ phát sinh do lập

kế hoạch điều trị bằng kỹ thuật IMRT Cũng cần nhấn mạnh rằng IMRT sẽ làm giảm số lượng bệnh nhân bình thường điều trị trong ngày Số lượng cao nhất mỗi ngày (8 tiếng) có thể điều trị được tính khoảng 27-32 bệnh nhân với điều kiện thời gian máy hoạt động phục vụ điều trị ước tính 95%-99%

1.4 Thực hành lâm sàng xạ trị bằng kỹ thuật IMRT

1.4.1 Đánh giá bệnh nhân và quyết định xạ trị

Thực tế lâm sàng gợi ý rằng những loại ung thư sẽ có lợi khi áp dụng kỹ thuật IMRT, ví dụ:

Ung thư vùng đầu, cổ, ở những bệnh nhân mà các kỹ thuật xạ trị kinh điển trước đây sẽ dùng những trường chiếu bao trùm lên cả hai bên tuyến mang tai, những bệnh nhân có khối u gần hộp sọ khi chiếu xạ thường chịu mức liều cao đi qua vùng thần kinh thị giác hoặc những bệnh nhân cần xạ trị lại thì kỹ thuật IMRT

sẽ có khả năng tránh được liều cao tại vùng tủy sống

Ung thư tuyến tiền liệt, đặc biệt trong trường hợp liều lượng tại chỗ yêu cầu cao hơn 75 Gy

Trường hợp những bệnh nhân ung thư cổ tử cung khi phải xạ trị với trường chiếu mở rộng và những bệnh nhân kết hợp hoá, xạ trị đồng thời

Ung thư trực tràng, ở những bệnh nhân này khi chiếu xạ bằng kỹ thuật kinh điển thường chịu mức liều cao tại các tổ chức lành xung quanh như bàng quang,

ruột non, cổ xương đùi Tuy nhiên với kỹ thuật IMRT sẽ có khả năng tránh được liều cao tại các tổ chức lành đó

IMRT có lợi hơn so với 3-D CRT ở những trường hợp u nguyên bào tủy ở trẻ em Tuy nhiên, với đối tượng là trẻ em cần phải cân nhắc một cách thận trọng về những nguy cơ gây ung thư thứ cấp

1.4.2 Xác định thể tích bia

Ngoài những lợi thế của kỹ thuật IMRT, cũng cần phải cảnh giác nguy cơ liên quan đến vùng giới hạn liều tại quanh u Điều quan trọng là cần phải xác định chính xác thể tích u (bia) và khả năng tái tạo đường biên các vùng thể tích liên quan Với mục đích lập kế hoạch xạ trị, thể tích bia được xác định bằng các phim chụp CT và ở đây, tư thế bệnh nhân được yêu cầu phải không thay đổi so với bên máy điều trị Tại nhiều trung tâm xạ trị hiện đại, phim CT được cho rằng không phải duy nhất và lý tưởng để xác định thể tích GTV, nhất là đánh giá khả năng vi xâm lấn của khối u MRI sẽ thích hợp nhất cho trường hợp các khối u não, u vùng đầu cổ sát nền sọ, u vùng khung chậu v.v Kỹ thuật PET cũng ưu việt hơn so với

CT scanner trong việc xác định sự lan rộng của u phổi

Cũng có một vài yếu tố khác ảnh hưởng đến kết quả điều trị khi lập kế hoạch chỉ sử dụng phim CT, nhất là khi cần xác định những dịch chuyển, cử động của khối u trước và trong quá trình thao tác đặt tư thế bệnh nhân Chẳng hạn trong ung thư phổi, những yếu tố này thường xuất hiện do nhịp thở, sự vơi-đầy của bàng quang trong ung thư trực tràng… Những vấn đề này có thể khắc phục bằng cách tăng kích thước vùng thể tích PTV Tuy nhiên, với IMRT điều này có nghĩa là sẽ làm tăng nguy cơ liều cao cho các mô lành liền kề Mới đây, người ta đã áp dụng những kỹ thuật khống chế và phát chùm tia theo chu kỳ của nhịp thở, hoặc dùng phương pháp bơm đầy bằng quang trong ung thư trực tràng… Những kỹ thuật nhằm cải thiện chất lượng xạ trị vẫn đang được nghiên cứu và phát triển

1.4.3 Những yêu cầu về lập kế hoạch xạ trị bằng kỹ thuật IMRT

Những chùm tia không đồng nhất về liều lượng trong kỹ thuật IMRT được tính toán bằng cách tối ưu hóa theo chương trình máy tính Sự phân bố liều lượng

các segment hay các beamlet mà trên đó nhận được các mức liều lượng không giống nhau Vì những beamlet này có kích thước rất nhỏ đôi khi chỉ khoảng 1 cm1

cm nên dễ dẫn đến sai số và làm thay đổi suất liều bức xạ máy phát ra Vì thế, so với kỹ thuật 3D-CRT việc phân chia mô hình phân bố liều lượng của IMRT đòi hỏi

độ chính xác cao từ các khâu như chuyển động của các lá MLC và bản thân collimator Độ chính xác của sự phân bố liều lượng theo kế hoạch đã lựa chọn còn tùy thuộc vào hình dạng và kích thước của các lá, vào mức độ rò rỉ liều bức xạ giữa các khe của từng cặp lá và vào giới hạn chuyển động cơ khí của các lá trong hệ MLC… Vì vậy, có thể nhận thấy rằng thật khó đạt được mô hình phân bố liều lượng chính xác một cách lý tưởng như đã xác lập trên phần mềm máy tính Hệ thống lập kế hoạch điều trị bằng kỹ thuật IMRT cũng thường có độ sai khác so với quá trình commissioning nên quy trình QA sẽ bắt buộc phải thực hiện để khẳng định độ chính xác của mọi thông số được chọn Trên thực tế, cho đến nay cũng chưa

có một tiêu chuẩn cụ thể nào được xác lập để kiểm tra và cho phép liều lượng phân

bố được cho là tối ưu Người ta hy vọng rằng sẽ có những bộ phantom tiêu chuẩn

với cấu tạo hình học hợp lý nhằm phục vụ cho mục đích so sánh các thông số lựa chọn trong quá trình lập kế hoạch và các kết quả đo kiểm tra theo QA

Việc lựa chọn một kế hoạch được cho là tối ưu trong kỹ thuật IMRT có thể mất rất nhiều thời gian nên Đã có gợi ý là với những bệnh nhân nào đó tương tự nhau về nhiều thông số cơ bản thì khi lập kế hoạch không nhất thiết phả bắt đầu từ

"vạch xuất phát", mà có thể sử dụng những gì là giống hoặc tương tự nhau Chẳng hạn, quá trình lập kế hoạch cho ung thư tuyến tiền liệt thì một bộ dữ liệu về hướng

và kích thước các chùm tia hoặc những vùng, miền trong chùm tia mà trên đó đã được gán các giá trị liều lượng thì có thể sử dụng cho nhiều bệnh nhân Khái niệm

này được gọi là "giải pháp lớp kỹ thuật cùng loại" Lợi ích của phương pháp này là

những thành quả đã được chấp nhận và hợp lý thì có thể áp dụng để phát triển tiếp theo và từng bệnh nhân riêng biệt sẽ được lập kế hoạch điều trị một cách nhanh chóng, tiện lợi hơn

1.4.4 Điều biến liều lƣợng

Sự phân bố liều lượng bằng cách điều biến không thể phát ra một cách trực tiếp ngay từ máy điều trị mà bắt buộc phải thông qua một số bước trung gian Trước tiên, liều lượng được biến đổi theo chuỗi chuyển động của hệ lá MLC Những chuỗi chuyển động này được điều khiển bằng thuật toán trong phần mềm tính liều để tính giới hạn chuyển động, vị trí cũng như tốc độ dịch chuyển tương ứng cho từng lá và tính ra kích thước cho từng beamlet Mỗi một trong toàn bộ các thông số này đều có giới hạn sai số cho phép riêng và tác động lên tổng sai số toàn phần của liều lượng phát ra Vì không thể kiểm tra trực tiếp các mô mình liều lượng được phát ra nên trước khi phát tia điều trị cần phải kiểm tra kế hoạch đã chọn bằng mô hình

phantom Sai số về liều lượng cũng như tư thế bệnh nhân trong kỹ thuật IMRT được

yêu cầu chặt chẽ hơn Tóm lại, độ chính xác của quá trình phân bố liều lượng của

kỹ thuật IMRT phụ thuộc vào độ chính xác cơ khí và phẩm chất của hệ MLC Vì vậy, với kỹ thuật IMRT, mức độ chính xác và ổn định lâu dài về cơ khí của hệ MLC

là hết sức quan trọng Từ đó, những yêu cầu kiểm tra định kỳ các thông số cơ khí nói riêng, các thông số kỹ thuật khác của quy trình QA nói chung cần thực hiện một cách nghiêm túc, chặt chẽ

Ba thông số quan trọng nhất của kỹ thuật IMRT sử dụng hệ MLC là:

(1) Độ chuẩn xác và ổn định toàn bộ hệ thống cơ khí của thiết bị

(2) Độ chính xác về tọa độ và vị trí của các lá MLC

(3) Độ chính xác về các thông số vật lý và liều lượng nhỏ của chùm tia có kích thước nhỏ, hẹp

Những yêu cầu về độ chuẩn xác toàn bộ hệ thống cơ khí của thiết bị, đặc biệt

là các bộ phận thuộc hệ MLC dùng cho kỹ thuật IMRT đòi hỏi ngặt nghèo hơn so với kỹ thuật 3D-CRT Đồng thời, hoạt động theo kỹ thuật IMRT thì hệ thống cơ khí cũng sẽ bị mòn, sờn nhanh hơn Do đó, để đảm bảo hệ thống cơ khí luôn hoạt động đúng chức năng và những yều cầu kỹ thuật đặt ra, quy trình về QA cần được đặc biệt chú trọng Điều quan trọng là phải thấy rõ được cả hệ thống cơ khí lẫn phần mềm điều khiển các lá MLC luôn ẩn chứa những sai sót và thường ít phát hiện ra một cách kịp thời Do vậy chế độ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa phải được tiến hành thường xuyên và đồng bộ

Những thành phần cần được thường xuyên kiểm soát là:

(1) Độ chính xác về vị trí chuyển động và khả năng lặp lại trung thực các thông số đó của từng lá MLC

(2) Độ chính xác về phân giải không gian và khả năng lặp lại

(3) Độ chính xác cũng như khả năng lặp lại tốc độ chuyển động của các lá

Có một số kỹ thuật phát tia theo kỹ thuật IMRT Những kỹ thuật mà trong đó thân máy quay trong quá trình phát tia thì có thể sử dụng các máy gia tốc thông thường với hệ MLC Gần đây, những kỹ thuật phức tạp hơn sử dụng thân máy quay đồng thời phát ra các chùm tia có hình dạng thay đổi Trên mỗi chùm tia này, liều lượng được điều biến bằng sự chuyển động liên tục của các lá theo sự kiểm soát và điều khiển từ phần mềm máy tính

1.4.5 Kiểm tra chất lƣợng QA cho từng bệnh nhân xạ trị bằng kỹ thuật IMRT

Thông thường, quy trình kiểm tra chất lượng (QA) cho từng bệnh nhân xạ trị theo kỹ thuật 3D-CRT được dựa trên sự kiểm tra, đánh giá các thông số kỹ thuật đã được lựa chọn Điều đó ngụ ý rằng một khi hệ thống đã qua quy trình ATP và commissioning, một khi thực hiện QA một cách định kỳ thì hầu như các thông số

kỹ thuật đã đảm bảo theo các tiêu chuẩn đã thiết lập và việc điều trị được tiến hành một cách bình thường Nhưng với kỹ thuật IMRT, quy trình QA như thế vẫn chưa đảm bảo Mọi thông số kỹ thuật, mọi yếu tố phát sinh ngẫu nhiên hầu như không thể

tiên đoán trước mà phải đo kiểm tra trực tiếp trên phantom Với mục đích này,

thông thường detector ion hóa được sử dụng để đo tại những điểm có độ chênh lệch liều cao và liều thấp một cách rõ rệt Cần phải lưu ý rằng, với bước kỹ thuật này trong quy trình QA cũng chưa đảm bảo chắc chắn cho bệnh nhân sẽ nhận được liều phân bố như mong muốn mà nó còn tùy thuộc rất nhiều vào độ chính xác tư thế của bệnh nhân và khả năng lặp lại vị trí, tư thế đó trong suốt quá trình chiếu xạ, nó cũng phụ thuộc vào sự di động của các tổ chức, cơ quan nội tạng và sự đồng nhất của các

tế bào u… Khi một số lượng lớn bệnh nhân được điều trị thì có thể sử dụng "giải

pháp lớp kỹ thuật cùng loại" để tránh phải lặp lại những thông số tương tự, tránh

lãng phí thời gian Tuy nhiên, khi kế hoạch có những thông số khác nhau thì bắt buộc phải tiến hành QA-QC cụ thể cho từng bệnh nhân riêng biệt

và áp dụng trên các máy gia tốc với hệ MLC Việc tối ưu hoá một kế hoạch điều trị bao gồm quá trình mà trong đó những mô hình thử nghiệm được xây dựng và kiểm chứng bằng hệ thống máy tính lập kế hoạch điều trị Các công cụ kiểm chứng là những mẫu đối tượng và những thông số được đưa vào hệ thống máy tính khi mô tả những yêu cầu về liều lượng tại thể tích bia cùng những giới hạn liều lượng trên các

các trường chiếu nguyên tố sẽ được làm tối ưu hóa trên mỗi góc độ của chùm tia

Tiếp đến giới hạn của các miền liều lượng sẽ được biến đổi thành chuỗi các hình

dạng chùm tia, còn gọi là aperture (độ mở của collimator) Và những giới hạn của

liều lượng sẽ được tạo ra trong bước thứ hai này

Hai tác giả có tên Dai và Hu đã tiến hành kỹ thuật jaw-only mà các lá được sắp xếp theo chuỗi, nghĩa là các lá được thiết kế sao cho chỉ tạo ra các trường chiếu chữ nhật Tùy theo mức độ phức hợp của các vùng liều lượng được làm tối ưu hóa, những kết quả tính toán của họ cho thấy rằng để tương đương với những vùng liều lượng mà hệ MLC tạo ra thì phải cần số lượng khoảng từ 4-40 các trường chiếu nguyên tố Thời gian phát tia tương ứng với số các segment, tăng từ 2-5 lần Đây là một hạn chế về mặt thời gian trong ứng dụng lâm sàng của kỹ thuật này

Tác giả mang tên Webb đã đề xuất kỹ thuật tinh tế hơn, mà ở đó sử dụng một loại thiết bị đặc biệt để có thể bổ sung cho ý tưởng sử dụng jaw-only trong mô hình phân bố liều lượng có cường độ thay đổi Thiết bị này cơ bản là hệ collimator nhị nguyên mà trong đó mỗi độ mở của chúng là kích thước của các trường chiếu nguyên tố, tùy thuộc vào sự đóng, mở của bộ nhị nguyên này

Để có thể triển khai theo hướng đó, người ta đã sử dụng khả năng tối ưu hóa trực tiếp độ mở của collimator (Direct Aperture Opimasation – DAO) để tạo ra sự phân bố hiệu quả IMRT bằng jaw-only DAO là một kỹ thuật tối ưu hoá IMRT, làm tối ưu một cách trực tiếp những độ mở của collimator, tức các aperture với những hình dạng và trọng số liều lượng của chúng, đồng thời phải loại trừ được bước trung gian là các lá sắp xếp theo chuỗi Mọi giới hạn liều lượng đều phải được thực hiện ngay trong quá trình tối ưu Từ những khả năng đó sẽ cho phép tiến hành áp dụng

kỹ thuật IMRT mà không cần dùng đến MLC Với những loại máy gia tốc sử dụng MLC để tiến hành DAO thì những biến số được tối ưu hóa là những vị trí của các lá collimator và trọng số liều lượng tại mỗi độ mở của chùm tia Còn DAO với hệ jaw

- only (JO DAO) thì những biến số được tối ưu hóa là những vị trí của các jaw và trọng số liều lượng của các độ mở của chùm tia

Trong thực tế lâm sàng, người ta đã tiến hành điều trị một số loại ung thư (vòm họng, vú, tuyến tiền liệt…) bằng kỹ thuật IMRT và so sánh kết quả của JO DAO với MLC DAO và xem liệu cần phải bao nhiêu segment của JO DAO để có có thể đạt được kết quả tương tự như MLC DAO Nói chung, kết quả thự tế cho thấy rằng cần khoảng từ 15-20 segment của JO DAO để có thể thực hiện được IMRT

DAO là một kỹ thuật sử dụng quy trình lập kế hoạch nghịch đảo mà ở đó, các hình dạng của aperture và trọng số tương đối của liều lượng tại từng segment sẽ được làm tối ưu một cách đồng thời Điều này ngược lại với quy trình xạ trị kinh điển, nghĩa là sử dụng 2 bước riêng biệt:

- Tính toán tối ưu hóa sự phân bố liều lượng

- Quy định chuỗi chuyển động của các lá collimator - MLC

Với JO DAO, việc tạo ra các mô hình DAO được tiến hành qua các bước sau:

- Các góc của chùm tia và điểm đồng tâm được đặc trưng theo số lượng các

độ mở (aperture) của collimator trên mỗi góc quay máy

- Tương quan giữa bệnh nhân và sự phân bố liều lượng trên mỗi chùm tia

nguyên tố được thực hiện qua phần mềm máy tính

- Các tọa độ phát tia được xác định và chuyển thành các hàm số toán học theo chức năng tương ứng

- Sự tối ưu hóa được thực hiện bằng các thuật toán đặc biệt

- Kết quả cuối cùng được phân tích, kiểm tra đánh giá và sau đó tiến hành phát tia điều trị

Trong một số loại máy gia tốc, có thể một số cặp jaw không chuyển động qua trục trung tâm được Điều này có thể làm ảnh hưởng đến việc lựa chọn điểm đồng tâm của các trường chiếu trong kỹ thuật JO DAO Tuy nhiên, trong mọi trường hợp, điểm đồng tâm thường được chọn tại tâm hình học của thể tích bia và vì thế sự dịch chuyển qua tâm của cặp jaw nào đó là không cần thiết

Sau khi lựa chọn các thông số về các góc chùm tia và điểm đồng tâm thì sự

phân bố liều lượng cụ thể của các chùm tia nguyên tố tương ứng sẽ được thực hiện

qua phần mềm máy tính Các thuật toán được thực hiện qua nguyên lý tích chập Vì chuyển động của các jaw là liên tục nên có thể tạo ra những chùm tia với kích thước tùy ý Tuy nhiên, trong thực tế việc tính toán được dựa theo lý thuyết chùm tia hẹp, hướng tâm có kích thước 1 cm 0,5 cm Điều này có thể thực hiện cho cả 2 trường hợp JO DAO hoặc MLC DAO Việc tính toán dựa theo lý thuyết chùm tia hẹp và sử dụng hàm chức năng , được tính theo công thức:

 2

i

p d d



 (2.1)

Ở đây: w là trọng số chùm tia;

d p là liều chỉ định tại vùng thể tích tương ứng và

d i là liều lượng tại vùng thể tích thứ i

Quá trình tối ưu hóa được thực hiện một cách đồng thời và liên tục Tại mỗi thời điểm việc tính toán được lặp lại thì một thông số ngẫu nhiên sẽ được lựa chọn Chẳng hạn, với JO DAO, những thông số phải nằm trong sự tính toán là những vị trí của jaw và của các trọng số chùm tia trong từng aperture Sau khi lựa chọn các thông số, việc tính toán liều lượng được dựa trên hàm phân bố Gaussian:

su cc T n

Ở đây: A là độ rộng của hàm Gaussian tại thời điểm bắt đầu tối ưu hóa

n succ là số xác suất tính đúng (xác định sau đây)

T 0 step cho biết độ rộng suy giảm

Khi n succ 0 thì  1

Sau mỗi vị trí của jaw thay đổi thì một aperture mới sẽ được kiểm tra để xác định xem có thỏa mãn với giới hạn của liều lượng được phát ra hay không Để tránh trường hợp một aperture có kích thước quá nhỏ, người ta thường chọn giới hạn tương đương vuông của aperture phải lớn hơn 3 cm Nếu sự thay đổi vẫn không thỏa mãn, nó sẽ bị loại bỏ và thông số mới khác được lựa chọn và thay đổi Nếu sự thay đổi thỏa mãn giới hạn phân bố của liều lượng thì liều lượng cho một aperture mới sẽ được tính toán bằng cách cộng hoặc trừ phần chênh lệch của liều lượng phân

bố của chùm tia hiện tại Độ lớn biến số của hàm số được tính toán dựa trên sự phân

bố của liều lượng mới Nếu độ lớn của biến số giảm (kế hoạch lựa chọn tốt) thì sự thay đổi lập tức được chấp nhận Còn nếu độ lớn của biến số tăng (kế hoạch lựa

chọn chưa hợp lý) thì sự thay đổi độ lớn của biến số được lựa chọn theo xác suất P,

được tính theo công thức sau:

T succ

n B P

0 / 1

1

1



 (2.3)

Ở đây: B là xác suất tại thời điểm tính tối ưu

liều kiểm tra trên phantom bằng phương pháp đo liều tuyệt đối với buồng ion hoá

và đo liều tương đối bằng film (thường dùng film Kodak EDR2)

2.2 Trang thiết bị cần thiết để triển khai kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng bằng hệ Collimator Jaw Only

Để có thể triển khai kỹ thuật xạ trị điều biến liều lượng chỉ bằng các jaw chuyển động - JO IMRT, ngoài yêu cầu về đội ngũ cán bộ (bác sĩ xạ trị, kỹ sư vật-

lý, kỹ thuật viên) phải được đào tạo một cách cơ bản, có trình độ chuyên môn cao thì cơ sở xạ trị phải được trang bị các máy móc, phương tiện sau [15]:

- Máy gia tốc xạ trị với hệ thống jaw độc lập (Independent Jaws)

- Máy mô phỏng cắt lớp (CT Sim)

- Hệ thống TPS có phần mềm thực hiện được JO IMRT

- Hệ thống Phantom; máy đo, chuẩn liều…

- QA Film Dosimetry

- Mạng LANTIS có chức năng APS (Auto Fields Sequence)

2.3 Chương trình kiểm soát và đảm bảo chất lượng xạ trị cho kỹ thuật IMRT 2.3.1 Tiểu ban chuyên môn kiểm soát và đảm bảo chất lượng trong xạ trị bằng

kỹ thuật IMRT

Hệ thống đảm bảo chất lượng xạ trị bằng kỹ thuật IMRT bao gồm toàn bộ các yêu cầu về trang thiết bị, về trách nhiệm chuyên môn và trình độ của đội ngũ

cán bộ thực thi kỹ thuật, tức "Tiểu ban QA" (gồm bác sĩ xạ trị, kỹ sư vật lý, kỹ sư

bảo trì thiết bị và các kỹ thuật viên) Các thành viên trong tiểu ban cần xác định rõ

vai trò cũng như nhiệm vụ cụ thể của mình và mối liên quan, ràng buộc với các thành viên khác Là nhóm thực thi chuyên môn, họ có trách nhiệm triển khai các quy trình kỹ thuật hiện hành và đề xuất với cán bộ phụ trách cơ sở về khả năng áp dụng những công nghệ mới

2.3.2 Những yêu cầu về công tác đào tạo cho kỹ thuật IMRT

Mỗi thành viên trong chương trình IMRT không những phải có trình độ chuyên môn và kinh nghiệm lâm sàng đáp ứng với những yêu cầu đặt ra, mà còn phải có khả năng phục vụ lâu dài và cơ hội phát triển tiếp theo Quy trình QA cho

kỹ thuật IMRT luôn đòi hỏi những nỗ lực cố gắng không ngừng của mọi thành viên

Do đó, trước khi một cơ sở xạ trị có kế hoạch triển khai kỹ thuật IMRT, cần rà soát thực tế về nguồn nhân lực của mình để có chương trình huấn luyện, đào tạo nghiêm túc cho từng nhóm đối tượng

Mặc dù khái niệm hay tên gọi các chức danh chuyên môn có thể khác nhau giữa từng cơ sở xạ trị, giữa các quốc gia, tuy nhiên những đối tượng cần được đào tạo cho chương trình IMRT phải bao gồm:

2.3.2.1 Đào tạo các bác sĩ xạ trị

Bác sỹ xạ trị là thầy thuốc lâm sàng, chịu trách nhiệm về [15]:

- Tư vấn chuyên môn;

- Đánh giá tính thoả đáng của việc áp dụng IMRT cho từng bệnh nhân;

- Chỉ định liều điều trị;

- Giám sát trực tiếp và quản lý tổng thể quá trình xạ trị bênh nhân;

- Tổng kết, báo cáo kết quả điều trị;

- Theo dõi sau điều trị, bao gồm cả việc đánh giá những diễn biến xảy ra sau này, thậm chí cả những biến chứng muộn và các yếu tố gây tử vong

Kỹ thuật IMRT khởi nguồn từ những nguyên tắc khác với kỹ thuật 3D-CRT

và luôn hướng đến tính tối ưu của kế hoạch điều trị Khi lập kế hoạch, các mục tiêu

và đối tượng phải được xác định rõ và những vùng được giới hạn liều lượng phải được xác lập theo những thể tích khác nhau (PTV; OAR ) Vì phần mềm máy tính phải sử dụng thuật toán nghịch đảo nhằm tối ưu hóa sự phân bố liều hấp thụ tại các vùng thể tích khác nhau và qua đó có thể điều chỉnh các thông số khác nhau để đạt