Quy trinh xa tri 3d CRT tai BV kien giang

Bệnh ung thư phát sinh từ nhiều nguyên nhân: các hóa chất trong môi trường, phóng xạ, virus, hormon, rối loạn miễn dịch hay đột biến di truyền,… Ung thư có thể được điều trị bằng phẫu th

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ- VẬT LÝ KỸ THUẬT

BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN - -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

-

TP HỒ CHÍ MINH – 2013

Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả bạn bè, đặc biệt là ba mẹ, những người luôn ở bên em động viên và giúp đỡ em trong quá trình học tập

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Lời mở đầu 3

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt 4

Danh mục các bảng và các hình vẽ 7

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ 10

1.1 Ưng thư và các phương pháp điều trị 10

1.2 Cơ sở sinh học và cơ sở vật lý của xạ trị ung thư 11

1.3 Các phương pháp xạ trị 18

1.4 Quy trình điều trị bằng kỹ thuật xạ trị “thích hợp” ba chiều 20

1.5 Tính toán liều 23

Chương 2 - QUY TRÌNH XẠ TRỊ THEO KỸ THUẬT 3D – CRT TẠI BỆNH VIỆN ĐA KHOA KIÊN GIANG 34

2.1 CT - Sim 34

2.2 Lập kế hoạch xạ trị (TPS) 37

2.3 Tạo che chắn chì 40

2.4 Xạ trị trên máy gia tốc 40

Chương 3 - LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ TRÊN MỘT SỐ CA UNG THƯ CỤ THỂ 42

3.1 Lập kế hoạch xạ trị ca ung thư phổi 42

3.2 Lập kế hoạch xạ trị ca ung thư trực tràng 46

3.3 Lập kế hoạch xạ trị ca vòm 50

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

Ung thư có thể được điều trị bằng các phương pháp cơ bản như: điều trị bằng phẫu thuật, điều trị bằng tia xạ hay điều trị bằng hóa chất Điều trị bằng tia xạ là một trong các phương pháp mang lại hiệu quả cao Ở nước ta, nhiều bệnh viện có khoa xạ trị ung thư đã được trang bị các thiết bị rất hiện đại để điều trị ung thư bằng bức xạ ion hóa như máy gia tốc tuyến tính, máy xạ trị áp sát, Cùng với các thiết bị hiện đại, sự phát triển nhanh của hệ thống máy tính giúp cho việc lập kế hoạch điều trị cho bệnh nhân trở nên chính xác và hiệu quả cao Để hiểu rõ hơn về quy trình điều trị thực tế tại các bệnh viện, trong khóa luận này sẽ trình bày quy trình xạ trị với kỹ thuật 3D-CRT tại Bệnh Viện Kiên Giang Kỹ thuật này là kỹ thuật cơ bản mà các bệnh viện ở nước ta

áp dụng Khóa luận gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về xạ trị

Chương 2: Quy trình xạ trị với kỹ thuật 3D-CRT tại Bệnh Viện Kiên Giang Chương 3: Lập kế hoạch xạ trị cho một số ca ung thư

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Các ký hiệu

D R : liều tại điểm chuẩn R trong phantom (cGy)

d: khoảng cách từ bề mặt phantom tới điểm cần tính dose (cm)

d max : là khoảng cách từ bề mặt phantom tới điểm mà tại đó dose đạt cực đại

(cm)

k a : là hệ số truyền qua phụ kiện trước khi đến collimator

k W hay WF: là hệ số truyền wedge cho kích thước trường (cx,cy) tại độ sâu ZR

c x : thiết lập jaw collimator trên (cm)

c y : thiết lập jaw collimator dưới (cm)

l p : chiều dài từ bề mặt đến điểm P (cm)

s: là cạnh hình vuông tương đương (cm)

A: diện tích hình chữ nhật (cm2)

P: chu vi hình chữ nhật (cm)

OF hay S cb : hệ số đầu ra của máy gia tốc

RCS hay S c : hệ số tán xạ collimator tương đối

RSP hay S b : hệ số tán xạ phantom tương đối

Các chữ viết tắt

2D Two - Dimensional

3D Three – Dimensional

CRT Conformal Radiation Therapy

DNA Deoxyribo Nucleic Acid

ATP Acceptance Test Procedure

BEV Beam Of View

GTV Gross Tumor Volume

CTV Clinical Target Volumme

PTV Planning Target Volume

ITV Internal Target Volume

TV Treated Volume

IV Irradiated Volume

OAR Organ At Risk

DVH Dose Volume Histogram

SIM Simulator

TPS Treatment Planning System

MRI Magnetic Resonance Imaging

SAD Source Axis Distance

MLC Multi – Leaf Collimator

TRS Technical Reports Series

TCP Tumor control Probability

PDD Percent Depth Dose

OF Output Factor

OCR Off Center Ratio

TPR Tissue Phantom Ratio

RPS Ratio Phantom Scatter

RCS Relative Collimator Scatter

MU Monitor Unit

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Thống kê liều hấp thụ tại các cơ quan lành từ giản đồ DVH ca trực tràng 46

Bảng 3.2: Thống kê liều hấp thụ tại các cơ quan lành từ giản đồ DVH ca phổi 50

Bảng 3.3: Thống kê liều hấp thụ tại các cơ quan lành từ giản đồ DVH tổng hợp ca vòm 55

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Vùng build-up 16

Hình 1.2: Vùng bán dạ 16

Hình 1.3: Bản đồ đồng liều 16

Hình 1.4: Bản đồ đồng liều khi dung wedge 16

Hình 1.5: Các vùng thể tích trong lập kế hoạch xạ trị 18

Hình 1.6: Hình học tính toán liều tại P 23

Hình 1.7: a Tính toán liều tại P, b Tính toán liều tại R 24

Hình 1.8: Che chắn trường chiếu ở góc 25

Hình 1.9: Sự thay đổi của OF theo kích thước trường chiếu 26

Hình 1.10: Hình học liều tại độ sâu d và liều tại độ sâu dmax trong phantom 26

Hình 1.11: Phân bố PDD theo độ sâu 27

Hình 1.12: Những điểm liều liên quan đến phép đo liều 28

Hình 1.13: Phân bố TPR theo độ sâu 29

Hình 1.14: Hình học đo lường OCR: A Liều tại khoảng cách r; B Liều trên trục chính của chùm tia 29

Hình 1.15: Phân bố OCR theo độ sâu 30

Hình 1.16: Hình học đo lường RCS 31

Hình 1.17: Phân bố RCS theo kích thước của trường chiếu 31

Hình 1.18: Hình học đo lường hệ số wedge 32

Hình 2.1: Hệ thống thiết bị trong phòng CT-SIM 35

Hình 2.2: Cố định bệnh nhân và dán tâm chì 37

Hình 2.3: Giao thức truyền dữ liệu DICOM 38

Hình 2.4: Phân bố đường đồng liều 39

Hình 2.5: Bảng DVH 39

Hình 2.6: Tạo chì che chắn 40

Hình 2.7: Hệ thống thiết bị trong phòng máy gia tốc 41

Hình 3.1: Chuẩn tâm chì 43

Hình 3.2: Vẽ đường contour 43

Hình 3.3: Hướng, kích thước và block của trường chiếu 44

Hình 3.4: Phân bố liều khi dùng wedge và khi không dùng wedge 44

Hình 3.5: Phân bố liều 3D 45

Hình 3.6: Bảng DVH 45

Hình 3.7: Hình học các trường chiếu 47

Hình 3.8: Kích thước và block của các trường 0o , 180o và 90o 48

Hình 3.9: Phân bố liều 48

Hình 3.10: Bảng DVH 48

Hình 3.11: Chuẩn tâm chì và vẽ đường contour 49

Hình 3.12: Hình học trường chiếu của 3 trường 51

Hình 3.13: Kích thước và block các trường 90o , 270o, 180o 52

Hình 3.14: Phân bố liều 52

Hình 3.15: Bảng DVH 52

Hình 3.16: Kích thước và block của trường 0o 53

Hình 3.17: Kích thước và block của trường 90o 54

Hình 3.18: Phân bố liều 3D 54

Hình 3.19: Tổng hợp phân bố liều của hai kế hoạch 54 Hình 3.20: Bảng DVH tổng hợp 55

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ

1.1 Ung thư và các phương pháp điều trị

Ung thư là một nhóm các bệnh liên quan đến sự thay đổi về sinh sản, tăng trưởng và chức năng của tế bào Các tế bào bình thường trở nên đột biến và tăng sinh một cách không kiểm soát, xâm lấn các mô ở gần hay di căn qua hệ thống bạch huyết hay mạch máu Bệnh ung thư phát sinh từ nhiều nguyên nhân: các hóa chất trong môi trường, phóng xạ, virus, hormon, rối loạn miễn dịch hay đột biến di truyền,… Ung thư

có thể được điều trị bằng phẫu thuật, xạ trị, hóa trị hay điều trị kết hợp, liệu pháp hóc môn (hormone therapy), liệu pháp nhiệt (hyperthermia)

 Xạ trị là phương pháp điều trị sử dụng bức xạ ion hóa bắn vào vị khí khối u nhằm tiêu diệt tế bào ưng thư, ngăn chặn sự phát triển của khối u và giảm tổn thương cho các tế bào mô lành xung quanh khối u

 Hóa trị là phương pháp điều trị sử dụng thuốc để diệt tế bào ung thư Hóa trị là một phương pháp điều trị toàn thân tác động đến toàn bộ các tế bào đang phát triển nhanh, gồm có tế bào ung thư và các tế bào bình thường và do đó, gây ra các tác dụng phụ Thuốc có tác dụng thông qua việc làm dừng hoặc làm chậm lại sự phân chia nhanh của các tế bào ung thư Chúng can thiệp vào phân bào theo các cách khác nhau, ví dụ như sự sao chép DNA hay quá trình phân chia các nhiễm sắc thể mới được tạo thành Đối với các tế bào bình thường phát triển nhanh như niêm mạc miệng hay ruột, đường tiêu hóa hay lông, tóc, các tế bào máu (hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu) sẽ bị ảnh hưởng tác dụng phụ của thuốc như rụng tóc, tiêu chảy, viêm niêm mạc miệng, nhiễm khuẩn do giảm bạch cầu, chảy máu do hạ tiểu cầu Thường thì những tác dụng phụ này sẽ hết khi kết thúc hóa trị liệu

 Điều trị kết hợp: đôi khi các biện pháp phẫu thuật, xạ trị và hóa trị được kết hợp

để điều trị ung thư tốt hơn Ví dụ, xạ trị có thể được sử dụng trước để làm nhỏ khối u và sau đó, các bác sĩ có thể dễ dàng hơn trong việc cắt bỏ khối u hoặc xạ trị có thể sử dụng sau khi phẫu thuật để tiêu diệt các tế bào ung thư còn lại Hóa trị có thể kết hợp với xạ trị để tiêu diệt các tế bào ung thu có thể lan ra các tế bào bên ngoài khối u

 Liệu pháp hóc môn: dùng thuốc ngăn cản hay tiêu diệt các hormone tham gia vào sự phát triển của những tế bào ung thư

 Liệu pháp nhiệt: dùng năng lượng nhiệt tiêu diệt tế bào ung thư

Các liệu pháp điều trị ung thư được sử dụng độc lập hay kết hợp tùy thuộc vào

vị trí khối u, mức độ lan, tuổi và tình trạng sức khỏe của bệnh nhân Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, xạ trị là một trong các phương pháp cơ bản để điều trị bệnh ung thư

1.2 Cơ sở sinh học và cơ sở vật lý của xạ trị ung thƣ [1]

1.2.1 Cơ sở sinh học của điều trị bằng tia xạ

Tất cả các kỹ thuật điều trị bằng tia xạ đều nhằm đạt được một liều lượng tối đa tại khối u và giảm đến tối thiểu liều ở các mô lành xung quanh Muốn vậy phải dựa trên sự khác nhau về độ nhạy cảm tia xạ giữa các tế bào ung thư, tế bào lành và vào loại tế bào cụ thể: tế bào biệt hóa kháng tia hơn loại không biệt hóa; phân bố hợp lý tổng liều điều trị và liều lượng mỗi lần chiếu

Khi bức xạ tác dụng lên cơ thể, chủ yếu gây ra tác dụng ion hóa, tạo ra các cặp ion có khả năng phá hủy cấu trúc phân tử của các tế bào, làm tế bào bị biến đổi hay hủy diệt Cấu tạo của cơ thể con người chủ yếu là H2O Khi bị chiếu xạ, H2O trong tế bào bị phân chia thành H+ và OH- Bản thân các cặp H+, OH- này tạo thành các bức xạ thứ cấp, tiếp tục phá hủy tế bào và sự phân chia tế bào sẽ chậm đi hoặc dừng lại Tác dụng

trực tiếp của tia xạ lên sự hủy diệt tế bào chỉ vào khoảng 20% Còn lại chủ yếu là do tác dụng gián tiếp

Năng lượng và cường độ bức xạ khi đi qua cơ thể con người nói riêng hay cơ thể sinh vật nói chung bị giảm đi do sự hấp thụ năng lượng của các tế bào Sự hấp thụ năng lượng của các tế bào thường dẫn tới hiện tượng ion hóa các nguyên tử của vật chất sống và hậu quả là tế bào bị phá hủy Nói chung năng lượng của bức xạ càng lớn,

số cặp ion do chúng tạo ra càng nhiều Thông thường, các hạt mang điện có năng lượng như nhau tạo ra một số cặp ion bằng nhau Tuy nhiên, tùy thuộc vào vận tốc của hạt nhanh hay chậm mà mật độ ion hóa có thể khác nhau Tia anpha thường có vận tốc nhỏ hơn tia bêta nhưng lại có khả năng ion hóa mạnh hơn Mật độ ion hóa do tia gamma và tia X gây ra tương đối nhỏ, nhưng độ thâm nhập lại lớn Do đó, chúng không chỉ tác dụng lên các tế bào ở gần da như tia anpha và bêta mà có thể tác dụng lên các tế bào ở sâu trong cơ thể Đối với neutron, ngoài hiện tượng ion hóa gián tiếp do các hạt nhân

va vào chúng thu được một động năng lớn gây ra, bức xạ neutron còn có khả năng tạo

ra các chất phóng xạ ngay trong cơ thể sinh vật Nguyên nhân của quá trình này là khi

đi vào cơ thể, neutron chuyển động chậm lại và sau đó bị các hạt nhân của vật chất trong cơ thể hấp thụ Những hạt nhân ấy trở thành những hạt nhân phóng xạ phát ra tia bêta và tia gamma Chính những tia này lại có khả năng gây ra hiện tượng ion hóa trong một thời gian nhất định

Do nước là thành phần chủ yếu trong tế bào của cơ thể người, nên phần lớn năng lượng lúc đầu tích lũy trong phân tử nước và chỉ một phần nhỏ tích lũy trong các phân tử sinh học khác Các phân tử nước bị ion hóa và kích thích gây ra một loạt các phản ứng khác, trong đó có các phản ứng như:

H2O + h H2O+ + eElectron có thể bị các phân tử nước hấp thụ để tạo ra ion âm của nước

-H2O + e- H2OCác ion H2O+ và H2O- đều không bền và bị phân hủy ngay sau đó:

-H2O+ H+ + OH•

H2O- OH- + H• Kết quả là tạo ra hai gốc tự do H• và OH• và hai ion bền H+ và OH-, chúng có thể kết hợp với nhau thành phân tử nước Các phản ứng khác cũng có thể xảy ra:

H• + OH• H2O

OH• + OH• H2O

H• + O2 H2O•Trong đó: H2O• là gốc tự do peroxy được tạo ra với sự có mặt của oxy

Các gốc tự do có một eclectron lẻ và không có cấu hình đòi hỏi đối với một phân tử bền Chúng là những thực thể gây ra phản ứng rất mạnh, có thời gian sống khoảng micro giây và tác động trực tiếp tới các phân tử sinh học như protein, lipid, DNA gây ra các hỏng hóc về cấu trúc và hóa học đối với phân tử này Những hỏng hóc như vậy sẽ dẫn tới: sự ngăn cản phân chia tế bào, sự sai sót của những nhiễm sắc thể, đột biến gen và làm chết tế bào Trong khi quá trình hấp thụ năng lượng xảy ra trong khoảng 10-10s, thì sự xuất hiện của các hiệu ứng sinh học có thể diễn ra trong vài giây

và thậm chí nhiều năm

1.2.2 Cơ sở vật lý của điều trị bằng tia xạ

a Đo liều lƣợng xạ trị ngoài

Để có thể đảm bảo liều lượng chính xác trong điều trị, mỗi cơ sở xạ trị phải được trang bị đồng bộ các máy đo liều, hệ thống phantom (nước hay chất dẻo tương đương mô), hệ thống máy tính lập kế hoạch điều trị…

Nguyên tắc đo liều lượng đối với các máy xạ trị từ xa chủ yếu gồm 4 bước cơ bản sau đây:

1 Xác định suất liều tại một điểm quan tâm trong phantom (thường dùng nước) đối với mỗi chùm tia dùng trong điều trị, tức là tổng hợp các số liệu cho từng kích thước trường chiếu Bước này gọi là “Đo liều tuyệt đối”, được tuân theo

các phương pháp chuẩn quốc gia và quốc tế gồm quy trình kiểm chuẩn, nghiệm thu kỹ thuật thiết bị (ATP), commissioning và chương trình kiểm soát, đảm bảo chất lượng xạ trị (QA-QC) ATP là quá trình thử nghiệm, kiểm tra các thông số

cơ khí chuyển động và đo đạc liều lượng của một máy gia tốc sau khi được thiết lập Commissioning là quy trình vật lý liên quan đến mọi thông tin, số liệu chùm tia mà khi lập kế hoạch điều trị sẽ cần đến và để cho việc tính toán trong điều trị thực tế sau này [1, tr.197-198, 361-363]

2 Trong mỗi chùm tia có liên quan, xác định sự phân bố tương đối của suất liều tại tất cả các điểm trong phantom mà qua đó sẽ thu được các giá trị liều sâu phần trăm, các bản đồ đồng liều cho bất kỳ chùm tia nào được sử dụng trong thực tế điều trị

3 Hiệu chỉnh bước 1 và 2 để đánh giá độ lệch thưc tế của các số liệu so với điều kiện chuẩn Những sai số này gồm cả hình dạng, kích thước chùm tia,…

4 Các số liệu về chùm tia đã hiệu chỉnh trong bước 3 được tổng hợp lại cùng với bảng các giá trị tỉ số mô - không khí để có thể sử dụng trong chiếu cố định hay chiếu quay, chiếu không wedge hay có wedge, kỹ thuật từ nguồn đến mặt da hay

từ nguồn đến tâm khối u

b Những khái niệm cơ bản về vật lý xạ trị

 Build-up: khi các chùm photon năng lượng cao tương tác với môi trường sinh

ra các electron thứ cấp Tùy theo năng lượng photon và môi trường tương tác, những electron này cũng sẽ tham gia tương tác với môi trường Liều lượng cực đại (Dmax) sẽ đạt được tại độ sâu nào đó trong môi trường khi các electron đạt đến sự cân bằng Miền giới hạn giữa bề mặt môi trường (da) và độ sâu đạt liều cực đại gọi là vùng build-up, nó rất có ý nghĩa trong xạ trị, thông qua việc lựa chọn năng lượng của chùm tia (hình 1.1)

 Liều sâu phần trăm: là liều hấp thụ của một điểm nằm tại độ sâu nào đó được

biểu thị bằng phần trăm so với liều hấp thụ tại điểm tham khảo (thường là điểm

có liều cực đại) nằm trục trung tâm của chùm tia

 Tỷ số mô – không khí : là tỷ số của liều lượng tại một điểm nào đó trong môi

trường (nước hoặc mô tương đương) so với liều lượng tại cùng điểm đó được đo trong không khí

 Hệ số tán xạ collimator: là các giá trị liều bức xạ đo được trong không khí và

tăng lên theo sự tăng của độ mở collimator (tăng theo diện tích trường chiếu)

hạn của đường đồng liều 50% của trường chiếu đó

đó liều lượng giảm một cách nhanh chóng Độ rộng của vùng bán dạ phụ thuộc vào kích thước của nguồn, khoảng cách từ nguồn đến giới hạn cuối của collimator và khoảng cách từ nguồn đến bề mặt da (hình 1.2)

bằng nhau Chúng biểu diển sự phân bố liều và cho biết tính chất của từng chùm tia hay sự kết hợp giữa các chùm tia với các block, wedge, bolus khác nhau (hình 1.3)

 Bản đồ đồng liều: là tập hợp một số các đường cong đồng liều của một trường

chiếu Chúng thường mô tả độ chênh lệch về liều lượng giữa các đường là 10% Liều lượng tại các điểm trung gian khác có thể được xác định bằng cách nội suy giữa các đường Bản đồ đồng liều sẽ có hình dạng khác nhau với các kích thước trường chiếu khác nhau, với nguồn bức xạ có các mức năng lượng khác nhau (hình 1.3)

 Wedge: Là một tấm góc nhọn được đặt vào trong đầu máy gia tốc, có nhiệm vụ

tạo ra một gradient cường độ chiếu xạ Khi xạ trị, nó làm biến dạng chùm tia và

vì vậy nó cũng làm giảm suất liều của chùm tia đó Góc wedge là góc tạo bởi

đường vuông góc với trục trung tâm của chùm tia và đường đồng liều 50% và tại điểm giao nhau của chúng trên trục trung tâm Góc của wedge thường là 15o,

30o, 45o, 60o (hình 1.4)

tăng liều bề mặt và bù cho sự thiếu mô (0,5cm - 1,5cm) mà không làm thay đổi hình dạng của đường cong đẳng liều

và cấu trúc của bề mặt bệnh nhân lên trên mặt phẳng film

Các vùng thể tích liên quan trong xạ trị (hình 1.5):

Trong quá trình lập kế hoạch điều trị bằng tia xạ, một số loại thể tích cần được xác định mà qua đó ta có thể đưa ra được kỹ thuật tối ưu

 Thể tích khối u thô (GTV): là thể tích thể hiện sự lan rộng của các tế bào ác

tính mà có thể sờ, nắn hay nhìn thấy được bằng thăm khám Thể tích khối u thô bao gồm cả khối u nguyên phát, các hạch di căn hay những di căn khác

 Thể tích bia lâm sàng (CTV): là thể tích tế bào và mô chứa thể tích khối u thô,

ngoài ra còn bao gồm các tổ chức rất nhỏ, liên quan phải được xét để điều trị triệt để khối u đó

 Thể tích bia nội tại (ITV): Là một khái niệm mới được giới thiệu trong bản

báo cáo số 62 của ICRU Để bù trừ cho những thay đổi về kích thước, hình dạng

và vị trí của CTV Khi xác định ITV, điều quan trọng là phải tính đến sự bất đối xứng tự nhiên và sự thay đổi của tổ chức cụ thể

 Thể tích bia lập kế hoạch (PTV): là thể tích được xác định để lựa chọn kích

thước chùm tia cho phù hợp, được sử dụng để tính toán liều lượng và sự phân

bố liều lượng bên trong thể tích bia cần phải tính đến hiệu quả cao nhất của tất

cả những thay đổi hình học có thể xảy ra, sao cho đảm bảo rằng liều lượng đã chỉ định được phân bố tối ưu bên trong thể tích bia lâm sàng Thể tích bia lập kế hoạch được định nghĩa là khối thể tích bao gồm thể tích bia lâm sàng với một đoạn mép bao quanh thể tích bia lâm sàng Đoạn mép này được xác định dựa vào sự di chuyển khối u trong cơ thể bệnh nhân và những sai số liên quan đến sai số của máy móc Sự di chuyển của khối u trong cơ thể bệnh nhân có thể do những nguyên nhân như: sự đập của tim, sự thở, sự chứa nước không giống nhau của bàng quang Những sai số liên quan tới máy móc có thể là do sai số của giường, của hệ laser… Tuy nhiên, để xác định được đoạn mép từ CTV tới PTV, ta không được phép cộng dồn các sai số kể trên Đoạn mép bao quanh CTV này, bất kể về hướng nào, cũng phải đủ lớn để có thể bù đắp được những

sai số trên Tức là sao cho theo bất kì hướng nào, CTV luôn luôn nằm gọn trong PTV trong quá trình điều trị Trong thực tế lập kế hoạch, ta phải cố gắng lập kế hoạch sao cho tối thiểu 95% thể tích bia lập kế hoạch PTV nhận 100% liều chỉ định

 Thể tích điều trị (TV): là một thể tích được bao quanh bởi đường liều trên bề

mặt, đã được các nhà điều trị tia xạ lựa chọn và định rõ sao cho đạt được mục

đích điều trị

 Thể tích chiếu xạ (IV): là một thể tích mà các mô nhận được một liều lượng

được coi là có nghĩa trong việc liên quan đến tổng liều chịu đựng của các mô

Xạ trị được chia làm 2 phương thức điều trị: xạ trị trong và xạ trị ngoài

Hình 1.5: Các vùng thể tích trong lập kế hoạch xạ trị

1.3.1 Xạ trị trong (Brachytherapy):

Xạ trị trong hay còn gọi là xạ trị áp sát là kĩ thuật điều trị sử dụng các nguồn đồng vị phóng xạ đặt trong thể tích khối u để đưa ra một liều rất cục bộ nhằm tối thiểu hóa liều xạ tới các mô lành bao quanh Có thể sử dụng một trong 3 cách sau: áp vào, đặt vào khe hở hoặc gài vào bên trong cơ thể tùy từng loại khối u mà người ta có thể có cách đặt cụ thể như: đặt ở bề mặt khối u trong các khuôn sáp nhựa đối với ung thư da, đặt vào các hốc tự nhiên của cơ thể như tử cung, xoang hoặc cắm vào mô, tổ chức phần mềm mang ung thư Xạ trị áp sát bị hạn chế khi thể tích khối u nhỏ, sự phát triển trong lĩnh vực này bao gồm việc sử dụng các nguồn phóng xạ có suất liều cao, các nguồn này có thể được đưa qua các ống thông để đặt vào các vị trí khối u

1.3.2 Xạ trị ngoài (teletherapy):

Xạ trị ngoài là một phương pháp phổ biến nhất trong kỹ thuật xạ trị Người ta thường tiến hành với chùm photon, thông thường đó là các tia X mang năng lượng cao được tạo ra từ máy gia tốc tuyến tính, nhưng người ta cũng dùng chùm tia gamma tạo

ra từ máy Cobalt-60 và các tia X mang năng lượng trong khoảng 50-300KV Thêm vào

đó, việc sử dụng chùm electron để điều trị những khối u tương đối nông sẽ cải thiện được độ chính xác hình học hơn các chùm photon Do đó, phương pháp xạ trị bằng chùm electron cũng được sử dụng rộng rãi ngày nay Xạ trị ngoài với các loại bức xạ khác cũng được đưa vào sử dụng, chẳng hạn như chùm neutron, chùm hạt tích điện như proton có thể dùng trong điều trị lâm sàng Tuy nhiên các thiết bị để tạo ra chúng rất đắt tiền, vì vậy các loại bức xạ này ít được sử dụng

Một số phát triển mới đây trong kĩ thuật xạ trị ngoài đã được đẩy mạnh do khả năng tính toán của các hệ thống máy tính hiện nay tăng lên Hệ thống máy tính không chỉ có khả năng giúp lập kế hoạch tính toán trong không gian 3 chiều mà còn có khả năng điều khiển các thiết bị điều trị sao cho vùng nhận liều cao có thể biến đổi cho phù hợp với thể tích bia trong không gian 3 chiều Sự phát triển này song song với kĩ thuật tạo ảnh như chụp cắt lớp điện toán (CT), chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI), … cho phép

các nhà điều trị có thể xác định thể tích bia một cách chính xác hơn Các kĩ thuật này đóng một vai trò quan trọng trong việc phác họa thể tích khối u Ngoài ra máy tính còn

có vai trò giúp tính toán liều và mô phỏng liều chiếu khi chiếu với các trường chiếu khác nhau hoặc có thể giúp tính được các khu vực nhận liều chiếu cao nhất để có thể vạch ra phương án và thời gian điều trị hiệu quả nhất cho bệnh nhân

Xạ trị ngoài là phương pháp sử dụng rộng rãi nhất để điều trị khối u, hạch nằm sâu trong cơ thể Bên cạnh những máy phát chùm gamma, máy phát neutron, máy X-quang thì hiện nay máy gia tốc điện tử được lựa chọn hầu hết cho các khoa xạ trị Các máy gia tốc có thể tạo ra được những chùm tia X, chùm điện tử với hệ thống collimator

để tạo các dạng trường chiếu bức xạ không đối xứng, có thể điều khiển được bằng máy tính, có các hệ thống kiểm tra và lưu trữ, các hệ thống collimator động

1.4 Quy trình điều trị bằng kĩ thuật xạ trị “ thích hợp” ba chiều 3D-CRT

Kỹ thuật xạ trị 3D-CRT là một trong các kỹ thuật xạ trị ngoài So với kỹ thuật

xạ trị thông thường 2D trước đây, các chùm tia được phát ra chỉ có dạng hình chữ nhật hoặc hình vuông, thì kỹ thuật 3D-CRT ưu việt hơn rất nhiều Với sự có mặt của các tấm che chắn chì, ống chuẩn trực đa lá MLC, chùm bức xạ phát ra có thể được điều chỉnh với hình dạng bất kỳ để có thể bao khít khối u theo từng hướng chiếu

Mục đích của xạ trị 3D-CRT là tạo được một vùng phân bố liều hấp thụ cao tại thể tích bia và do đó giảm liều có hại cho các tổ chức mô lành xung quanh, qua đó sẽ làm giảm thiểu các hiệu ứng phụ hoặc biến chứng muộn, tăng xác suất kiểm soát khối

u và cải thiện kết quả điều trị Để thực hiện được điều này, bệnh nhân cần phải trải qua một quá trình mô phỏng, lập kế hạch điều trị và xạ trị trên máy gia tốc

1.4.1 Mô phỏng

Đây là bước chuẩn bị rất quan trọng và ảnh hưởng đến tính chính xác của quá trình xạ trị Trong quy trình này ta cần đạt được 3 mục đích: xác định và cố định tư thế nằm của bệnh nhân, xác định được tâm chì và thu thập dữ kiện của bệnh nhân

Kỹ thuật viên phải cố định bệnh nhân ở tư thế nằm thích hợp, thoải mái Và tư thế này phải được tái tạo lại một cách dễ dàng khi bệnh nhân điều trị trong phòng máy gia tốc Tư thế nằm là rất quan trọng, vì nếu bệnh nhân không thoải mái bệnh nhân sẽ không nằm bất động vững trong quá trình mô phỏng và xạ trị Khi đó kết quả lập kế hoạch xạ trị sẽ không còn chính xác nữa Thường thì tư thế bệnh nhân nằm ngửa, hai tay xuôi bên cạnh được sử dụng nhiều bởi vì bệnh nhân nằm ngửa, thoải mái trên giường và ít bị dịch chuyển Chú ý bề mặt bàn trong mô phỏng phải giống với bề mặt bàn trong xạ trị Tư thế của bệnh nhân trong quá trình điều trị phải được xác định trước quá trình mô phỏng Định vị bệnh nhân được hỗ trợ bởi hệ thống laser hướng tuyến, hai đèn laser sẽ được gắn vào tường và một đèn laser gắn trên trần nhà Các tia của chúng sẽ giao nhau tại một điểm, điểm này thường là điểm đồng tâm của máy gia tốc

Hệ tọa độ không gian được sử dụng để mô tả các điểm khác, có gốc tọa độ là điểm chuẩn Điểm chuẩn thường là điểm đồng tâm nhưng cũng có thể là điểm khác trên cơ thể của bệnh nhân, có tọa độ (0,0,0) Các điểm khác được xác định bằng cách cộng hoặc trừ thêm một số cm nếu ở trên hay dưới, bên trái hay phải một cách tương ứng

Ba trục tọa độ được xem như 3 đường chuẩn để xác định hướng của các tọa độ của các điểm (hướng từ trái sang phải, từ đầu xuống chân, từ trước ra sau) Khi vị trí của bệnh nhân đã được thiết lập thì việc tiếp theo là phải cố định tư thế này, đánh dấu, dán tâm chì và xăm lại các điểm giao nhau của hệ thống laser và ghi lại các tham số để các kỹ thuật viên tái tạo lại tư thế hằng ngày trong phòng xạ Sau đó tiến hành chụp CT để thu thập các ảnh CT cắt lớp của bệnh nhân qua chuyển những ảnh này sang hệ thống lập kế hoạch xạ trị bằng giao thức truyền dữ kiện DICOM

1.4.2 Lập kế hoạch xạ trị

Từ các ảnh CT cắt lớp, kỹ sư vật lý và bác sỹ xác định các thể tích khối u, các

mô lành cần bảo vệ và mô phỏng lại một bệnh nhân ảo dựa trên phần mềm mô phỏng

Trên phần mềm mô phỏng, kỹ sư vật lý sẽ tạo ra trường chiếu, gồm có: góc, kích thước của chùm tia, tâm trường xạ, loại chùm tia (photon, electron) và năng lượng chùm tia,

che chắn chì, góc wedge, kỹ thuật được sử dụng (SAD hay SSD), sự đối xứng của chùm tia,…và tạo ra vùng che chắn Sau đó, thiết kế che chắn và các dụng cụ biến đổi chùm tia Việc thiết kế chùm tia phải đảm bảo tối ưu các ảnh hưởng hình học và vật lý của chùm tia, chẳng hạn như thiết kế sao cho ảnh hưởng của vùng bóng mờ là bé nhất,

liều xạ vào vùng cần xạ cao, trong khi liều vào các mô lành phải hạn chế tối đa

Sau khi tạo ra các tham số xạ trị, trường chiếu, che chắn thì chuyển sang tính liều Từ liều chỉ định của bác sỹ, kỹ sư vật lý tính liều và khảo sát sự phân bố liều thông qua đường cong đẳng liều và giản đồ liều khối (DVH) Dựa vào đường cong đẳng liều, ta có thể biết được 95% liều chỉ định có bao hết thể tích PTV không và các

cơ quan nhạy xạ có nằm trong các đường đẳng liều cao hay không Dựa vào DVH, biết được thể tích của cơ quan quan tâm nằm trong vùng xạ là bao nhiêu và sau đó đánh giá được hiệu quả của bộ tham số ứng với trường chiếu này Nếu kết quả không tốt thì có thể thay đổi kích thước trường chiếu, năng lượng của chùm tia, trọng số các trường chiếu, wedge, góc trường chiếu,… để được kết quả tốt hơn Trong kỹ thuật 3D-CRT, người ta khuyến cáo liều phân bố tại các vùng thể tích và trên các tổ chức lành liền kề phải được tuân theo chuẩn của bản báo cáo số 50 và 62 của ICRU để phù hợp với kết quả liều chỉ định lâm sàng Ngoài ra, mô hình kiểm soát liều sinh học như xác suất kiểm soát khối u (TCP) và xác suất biến chứng của các mô lành (NTCP) cần phải được đánh giá [1, tr.355-356]

Sau khi hoàn tất việc tính liều, bác sỹ sẽ kiểm tra và đánh giá lại Nếu bác sỹ đồng ý thì kỹ sư vật lý chuyển các tham số, năng lượng chùm tia, suất liều chùm tia, số

MU, góc collimator, góc wedge đến phòng xạ trị qua giao thức DICOM

1.4.3 Điều trị bằng máy gia tốc

Khi nhận được dữ liệu, kỹ sư vật lý tiến hành xạ trị cho bệnh nhân Bệnh nhân được thiết lập tư thế nằm giống như trong quá trình mô phỏng Sau đó sẽ được kỹ sư vật lý và bác sĩ xác nhận lại tư thế, các thông số và cuối cùng là xạ trị

1.5 Tính toán liều [6], [7]

Tính toán liều hấp thụ tại điểm P (hình 1.6) cho bệnh nhân bằng cách sử dụng các dữ liệu đo được từ một phantom Các dữ liệu này đã được các tiêu chuẩn về thực hành trong xạ trị (báo cáo 64 của ICRU và TRS-30 của IAEA) Từ các thông số: PDD, OCR, WF, OF, RCS, SSD… đo được từ máy trong thực tế để tạo ra một máy mô phỏng tương đương với máy thực tế (về cơ khí, năng lượng, bức xạ,…) Máy mô phỏng này sẽ dùng để tính toán liều cùng với phần mềm Prowess Panther đi kèm

Trong chương tình Prowess Panther, tính liều cho photon dựa vào thuật toán fast photon, liều tại điểm P (hình 1.7a) sẽ được tính thông qua một điểm R (hình 1.7b) trên trục trung tâm ở cùng độ sâu và hệ số hiệu chỉnh do tán xạ trên các dụng cụ trên đường

đi của chùm tia

Các thông số liên quan đến tính liều:

1.5.1 Trường vuông tương đương

Trường vuông tương đương được định nghĩa để giảm số lượng dữ liệu của các phép tính toán liều lượng thu được và đơn giản hóa các phép tính toán liều Các trường hình vuông tương đương với trường hình chữ nhật thông qua công thức:

A s=4×

A =A -A =10×20-7,5=192,5 cm

Hình 1.7: a Tính toán liều tại điểm P, b Tính toán liều tại điểm R

Kích thước trường vuông tương đương là: x= Adiff =13,9 cm 

1.5.2 Output Factor (OF)

OF là tỉ số giữa liều ở độ sâu dmax của trường bất kỳ so với liều ở độ sâu dmax của trường 10x10 (cm2)

Trong đó, W (Wide) x L (long) là kích thước trường chiếu

Với trường càng lớn, diện tích tán xạ càng tăng và do đó liều tăng nên OF tăng (hình 1.9) OF còn có thể coi là tổng các hệ số tán xạ vì nó đã tính đến cả tán xạ trên collimator và trong phantom

c p cp

Hình 1.8: Che chắn trường chiếu ở 4 góc

Hình 1.10: A Liều tại độ sâu d, B Liều tại độ sâu dmax

trong phantom

1.5.3 Phần trăm liều theo độ sâu (PDD)

Khi khảo sát sự phân bố liều của chùm tia bức xạ trong môi trường Nếu ta đo liều hấp thụ tại những độ sâu khác nhau thì sẽ tạo ra một đường cong mô t ả sự thay

đổi liều hấp thụ theo chiều sâu gọi là sự phân bố liều theo độ sâu

Việc xác định PDD được thực hiện bằng cách đo đạc liều tại những độ sâu khác nhau trong một phantom nước

max

D d,W×L,SSD PDD d,W×L =

D d ,W×L,SSD (1.4) Hình 1.9: Sự thay đổi của OF theo kích thước của trường chiếu

 max    

PDD phụ thuộc vào độ sâu của các điểm, kích thước trường chiếu, khoảng cách

từ nguồn đến bề mặt phantom (SSD) và năng lượng của chùm tia PDD tăng từ bề mặt phantom tới vị trí d=dmax và giảm khi d tiếp tục tăng (hình 1.11)

1.5.1 Bình phương nghịch đảo khoảng cách (I)

Là tỉ số giữa liều tại độ sâu bất kì trong không khí so với liều tại độ sâu dmax trong không khí (hình 1.12)

'

2 max X

D d,W×LD

TPR cho biết phân bố liều theo độ sâu (hình 1.13) nhưng khác với PDD, TPR có SSD thay đổi còn PDD có SSD cố định TPR cũng có thể được tính từ các giá trị PDD,

và trong thực tế để thuận tiện cho việc đo đạc dữ liệu của chùm tia, các phép đo phân

bố liều theo độ sâu PDD sẽ được đo đạt cho kích thước trường chiếu khác nhau Sau

đó, các giá trị TPR sẽ được tính toán từ các giá trị PDD đó theo công thức:

         

2 P

ref P ref ref

PDD d,W×L S d SSD+dTPR d,W×L =