Nghiên cứu ảnh hưởng liều cơ quan trong chữa trị ung thư tuyến tiền liệt dùng nguồn 125i và 301pd

Mục đích chính của đề tài này là xác định liều hấp thụ của các cơ quan trong suốt quá trình xạ trị áp sát ung thư tuyến tiền liệt, bằng cách đặt vĩnh viễn các hạt nguồn 125I và 103Pd bên

MỞ ĐẦU

Trong những thập niên gần đây, việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân được triển khai rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và đã thu được những thành quả hết sức quan trọng

Trong công nghiệp dùng kỹ thuật truyền qua để nghiên cứu, phát hiện các khuyết tật trong các bộ phận, chi tiết máy nằmsâu bên trong Ứng dụng kỹ thuật đánh dấu đồng vị phóng xạ trong thăm dò và khai thác dầu khí, kỹ thuật phân tích kích hoạt hạt nhân cho phép xác định thành phần và hàm lượng các chất một cách chính xác trong các mẫu vật nghiên cứu, dùng kỹ thuật hạt nhân để tạo ra các loại vật liệu mới

Trong sinh học và nông nghiệp kỹ thuật hạt nhân cũng có ý nghĩa rất lớn Kỹ thuật đồng vị phóng xạ được dùng để nghiên cứu quy luật vận chuyển chất trong cây trồng Dùng các tia bức xạ với liều thích hợp để tạo ra các đột biến có lợi, tạo ra các giống cây trồng mới, có năng suất và chất lượng Dùng tia bức xạ trong chiếu xạ thực phẩm và khử trùng các dụng cụ y tế

Đặc biệt, kỹ thuật hạt nhân được ứng dụng sâu rộng trong lĩnh vực y tế và thu được những thành tựu hết sức to lớn, có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong chuẩn đoán và điều trị bệnh Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong chẩn đoán có thể phát hiện được các bệnh hiểm nghèo (ung thư, parkison, ) từ rất sớm để có kế hoạch điều trị kịp thời Trong điều trị mà nhất là điều trị ung thư thì kỹ thuật hạt nhân đặc biệt chiếm ưu thế Trong nhiều trường hợp, đây là phương pháp duy nhất mang lại hy vọng cho bệnh nhân ung thư Một số ứng dụng trong điều trị ung thư như: dùng đồng vị 130I trong điều trị ung thư tuyến giáp, dùng tia gamma từ máy gia tốc để xạ tự nhiên loại khối u bằng xạ trị ngoài Dùng nguồn

Ir hoặc Cs trong xạ trị áp sát, bằng cách đặt nguồn tạm thời, ung thư tử cung và một số loại ung thư trong các nội tạng khác

Những năm gần đây các nước phương tây (điển hình như Mỹ, Canada, EU…) đã dùng nguồn 125I và 103Pd đặt vĩnh viễn trong khối u, ứng dụng trong điều trị ung thư tuyến tiền liệt Phương pháp này được tiến hành bằng cách đặt vĩnh viễn các hạt nguồn vào tuyến tiền liệt bị ung thư để diệt khối u Đây là một phương pháp mới, đã được tiến hành nhiều ở một số nước phương tây thu được kết quả rất tốt Theo báo cáo của ICRP-2005 [13] đến năm 2005 đã có trên 50000 bệnh nhân xạ trị ung thư tuyến tiền liệt thành công bằng phương pháp này trên toàn thế giới, con số này chắc chắn tăng lên nhiều hơn trong mấy năm vừa qua và các năm tới Chính vì vậy, việc nghiên cứu sâu, hiểu rõ đặc biệt trong việc nghiên cứu ảnh hưởng liều lên các cơ quan là hết sức quan trọng Tại bệnh viện 108 đang xây dựng một máy gia tốc dùng để chế tạo nhiều loại đồng vị phóng xạ dùng trong chẩn đoán và điều trị Máy gia tốc này cũng có thể tạo ra các đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn ngày trong đó có 125I và 103Pd vì vậy phương pháp này chắc chắn sẽ được nghiên cứu áp dụng tại

Việt Nam trong tương lai gần Đây cũng chính là lý do tôi chọn đề tài: “Nghiên

cứu ảnh hưởng liều cơ quan trong chữa trị ung thư tuyến tiền liệt dùng nguồn 125 I và 103 Pd ” Việc tìm hiểu về phương pháp và nghiên cứu liều ảnh hưởng lên các cơ quan trong suốt quá trình xạ trị này để đánh giá mức độ an toàn, cũng như hiệu quả của phép điều trị Trên cơ sở những đánh giá đó có thể nghiên cứu và tiến hành triển khai ứng dụng phương pháp này vào xạ trị ung thư tuyến tiền liệt ở Việt Nam trong tương lai

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Mục đích của đề tài

Một nguyên tắc cơ bản và hết sức quan trọng trong ứng dụng bức xạ là phải đảm bảo an toàn Điều này càng quan trọng trong việc ứng dụng bức xạ trong chẩn đoán và điều trị bệnh Chính vì thế việc tính toán và nghiên cứu liều ảnh hưởng lên các cơ quan trong cơ thể là rất quan trọng Trong suốt quá trình điều trị phải đảm bảo nguyên tắc là diệt được các tế bào ung thư, nhưng đồng thời vẫn đảm bảo an toàn cho các tế bào lành của các cơ quan trong cơ thể Nghĩa là, trước khi tiến hành điều trị phải tiến hành tính liều tới hạn cho các cơ quan, căn cứ vào đó lập kế hoạch điều trị với biên thích hợp

Mục đích chính của đề tài này là xác định liều hấp thụ của các cơ quan trong suốt quá trình xạ trị áp sát ung thư tuyến tiền liệt, bằng cách đặt vĩnh viễn các hạt nguồn 125I và 103Pd bên trong tuyến tiền liệt Để thực hiện được công việc khó khăn và phức tạp đó, chúng tôi dùng kỹ thuật mô phỏng Monte Carlo

N – Particle (MCNP) để tính năng lượng hấp thụ của các cơ quan, sau đó tính ra liều hấp thụ thông qua thể tích và mật độ vật chất của các cơ quan đã biết Từ kết quả tính được đánh giá mức độ an toàn và các nguy cơ mà người bệnh có thể gặp phải dựa trên các tiêu chuẩn của ICRP( International Commission on Radiological Protection)[12]

1.2 Ý nghĩa của đề tài

Ý nghĩa quan trọng của đề tài này là có thể xác định được liều của các

cơ quan mà ta quan tâm trong cơ thể Những cơ quan như bàng quang, bộ phận sinh dục và trực tràng có khả năng nhận liều cao nhất từ phép điều trị này Tuy

nhiên qua thực tế cho thấy những lợi ích của phương pháp điều trị này mang lại có ý nghĩa rất lớn so với những nguy cơ và các tác dụng phụ về sau

Chính vì sự phức tạp của cấu trúc cơ thể nên không thể đưa các thiết bị vào bên trong các cơ quan, bộ phận để đo liều được nên để xác định liều của các cơ quan quan tâm có thể dùng chương trình MCNP để tính năng lượng bức xạ hấp thụ trong các cơ quan, từ đó sẽ tính được liều mà các cơ quan đó nhận trong suốt quá trình điều trị Trên cơ sở liều tính toán được sẽ đánh giá được mức độ an toàn của phương pháp điều trị này

1.3 Lợi ích và những nguy cơ gặp phải khi xạ trị áp sát ung thư tuyến

tiền liệt

Trong nhiều thập niên gần đây việc ứng dụng bức xạ hạt nhân có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về chẩn đoán và điều trị trong y học hạt nhân Trong điều trị, bức xạ hạt nhân chủ yếu được dùng để điều trị ung thư với nguyên tắc chung là tia bức xạ phát ra chiếu vào tế bào ung thư, diệt tế bào ung thư làm cho khối

u ngừng phát triển, giảm thể tích và có thể tiêu diệt hoàn toàn khối u Các phương pháp thường dùng là sử dụng dược chất phóng xạ cho người bệnh uống (dùng 131I trong xạ trị ung thư tuyến giáp), xạ trị áp sát bằng cách đặt nguồn vào các kẽ sát khối u để bức xạ phát ra tác động trực tiếp và tập trung vào khối u, hay dùng tia bức xạ phát ra từ máy gia tốc chiếu từ ngoài vào khối u

Một trong những hiệu quả tốt nhất của bức xạ là ứng dụng trong xạ trị ung thư tuyến tiền liệt Xạ trị ung thư tuyến tiền liệt đã đạt được những thành công quan trọng trong nhiều năm qua Mặc dù có nhiều sự lựa chọn để xử lý ung thư tuyến tiền liệt như phẫu thuật hay xạ trị ngoài, song xạ trị áp sát được xem là ngăn ngừa tốt nhất sự phát triển của khối u tuyến tiền liệt

Phương pháp xạ trị áp sát ung thư tuyến tiền liệt là đặt cố định nhiều hạt nguồn bức xạ (125I hoặc 103Pd) vào tuyến tiền liệt Các hạt nguồn bức xạ này sẽ

phát ra năng lượng bức xạ bằng cách bắt electron và phát photon, các tia bức xạ phát ra sẽ chiếu trực tiếp vào các mô bên trong tuyến tiền liệt, làm giảm thể tích khối u, diệt các tế bào ung thư và ngăn ngừa chúng phát triển trở lại Sở dĩ trong dùng nguồn 125I và 103Pd trong phương pháp xạ trị này mà không dùng

192Ir hay 131Cs vì năng lượng chúng phát ra thấp, chu kỳ bán rã tương đối ngắn [19] Chính ưu thế này đảm bảo được yêu cầu sau khi cấy nguồn vào thì năng lượng bức xạ sẽ được hấp thụ hầu như toàn bộ trong tuyến tiền liệt, không gây tổn hại cho các cơ quan lân cận và sau một thời gian điều trị nhất định nguồn phân rã hết sẽ không còn ảnh hưởng đối với người bệnh

Lợi ích lâu dài của phương pháp này là giảm được đến mức thấp nhất sự tái phát trở lại của khối u, kéo dài tuổi thọ của bệnh nhân mà vẫn đảm bảo cho họ hoạt động bình thường trong suốt quá trình xạ trị Hơn nữa, bệnh nhân không phải trải qua nhiều lần điều trị như phương pháp xạ trị áp sát bằng cách đặt nguồn tạm thời Mặc dù phương pháp xạ trị này mang lại những lợi ích hết sức

to lớn nhưng cũng như những phương pháp khác nó cũng có những tác hại tiềm ẩn cần được xem xét kỹ lưỡng Những vấn đề này gồm các tác dụng phụ và vấn đề an toàn bức xạ

Mục đích của đề tài này là nghiên cứu ảnh hưởng liều của các cơ quan trong phép xạ trị này tính từ khi đặt các hạt nguồn bức xạ nằm vĩnh viễn vào tuyến tiền liệt Liều chiếu vào tuyến tiền liệt là khá lớn, trong suốt quá trình điều trị liều mà tuyến tiền liệt nhận có thể đạt cỡ 145Gy.[28]

Nghiên cứu này là rất quan trọng vì chính liều chiếu vào tuyến tiền liệt là khá cao nên các cơ quan gần nó như bàng quan, cơ quan sinh dục, trực tràng cũng có nguy cơ nhận liều cao Những cơ quan ở vùng khung xương chậu như: thận, dạ dày, phổi và một số cơ quan ở phần thân trên cũng nhận một liền ý nghĩa nhất định trong suốt quá trình điều trị

Một sự bất lợi nữa của quá trình xạ trị áp sát tuyến tiền liệt là các tế bào tuyến tiền liệt khỏe mạnh cũng bị tiêu diệt cùng với tế bào ung thư Tương tự như các tế bào tuyến tiền liệt thì các tế bào của bàng quang, trực tràng và các tế bào sinh dục cũng có khả năng bị tổn thương Một nguy cơ cao đối với người đàn ông điều trị bằng phương pháp này là sự chiếu xạ có thể làm tổn thương tinh hoàn, làm hư hại mào tinh không có khả năng sản sinh tinh dịch dần đến vô sinh Ngoài ra còn có thể gây chứng tiểu không kiểm soát và rối loạn cường dương Đặc biệt các cơ quan nhận liều cao từ quá trình xạ trị có nguy cơ mắc ưng thư thứ cấp nguy hiểm là rất cao Mặc dù vậy, so với việc kéo dài sự sống của người bệnh thì tác dụng phụ đó là không đáng quan tâm, mặt khác những người đàn ông mắc ung thư tuyến tiền liệt phần lớn là cao tuổi nên hầu như không còn hoạt động sinh sản nên việc tổn thương cơ quan sinh dục là không quan trọng

-λt t

T là hằng số phân rã, cho biết xác suất để một hạt nhân phóng xạ bị phân rã trong một đơn vị thời gian

T1/2 của hạt nhân là khoảng thời gian cố định để số hạt nhân giảm xuống còn một nửa gọi là chu kỳ bán rã

Còn

λ

τ = 1 được gọi là thời gian sống trung bình của hạt nhân

Trong hệ đơn vị SI, đơn vị của hoạt độ là Becquerel (Bq): 1 Bq = 1 phân rã / giây

Người ta còn dùng một đơn vị khác là Curi ( Ci ) với: 1 Ci = 3,7.1010 Bq

2.2 Cơ sở của phép đo liều

Thực nghiệm cho thấy tác dụng sinh học của tia phóng xạ phụ thuộc chủ yếu vào năng lượng mà chùm tia phóng xạ bỏ lại trong vật chất Lượng năng lượng hấp thụ này tùy thuộc loại tia phóng xạ, năng lượng của nó, thời gian chiếu cũng như các tính chất của vật được chiếu Để xác định một cách định lượng tác dụng sinh học của tia phóng xạ ta dùng các đại lượng đo liều

2.2.1 Liều chiếu và suất liều chiếu

Liều chiếu và suất liều chiếu là các đại lượng đặc trưng cho độ mạnh phóng xạ của một chùm photon Đại lượng này thể hiện qua khả năng ion hóa không khí của chùm photon đó tại một điểm trong không gian

Liều chiếu X được định nghĩa là tỉ số:

X = ΔΔ

Q

Trong đó ΔQ là tổng điện tích các ion cùng dấu được tạo ra (trực tiếp hay gián tiếp) trong một thể tích không khí có khối lượng Δm bởi tia X hay tia γ khi tất cả các electron được giải phóng hoàn toàn bị hấp thụ trong khối lượng không khí đó

Liều chiếu chỉ được dùng với môi trường là không khí và bức xạ chỉ là photon có năng lượng dưới 3 MeV

Đơn vị chuẩn của liều chiếu trong hệ SI là Culông/ kilôgam (Cu/kg) Ngoài ra thường dùng đơn vị Rơnghen (R) :

1R 2,58.10 C/kg không khí

=1C/kg 3876R

Suất liều chiếu: X là liều chiếu trong một đơn vị thời gian:

ΔΔ

 XX=

Đơn vị của suất liều chiếu trong hệ SI là C/kg/s hay A/kg Ngoài ra thường dùng R/s

2.2.2 Liều hấp thụ – suất liều hấp thụ

2.2.2.1 Liều hấp thụ

Liều hấp thụ là năng lượng bị hấp thụ trên đơn vị khối lượng của đối tượng bị chiếu xạ

D = ΔΔ

E

Trong đó ΔE (J) là năng lượng của bức xạ mất đi do sự ion hóa trong đối tượng bị chiếu xạ, Δm (kg) là khối lượng của đối tượng bị chiếu xạ trong thể tích ΔV

Đơn vị liều hấp thụ trong hệ SI là Gray (Gy) Ngoài ra còn dùng đơn vị rad:

1 Gy = 1J/kg = 100rad

1 rad = 100 erg/g Tính chất: Giá trị liều hấp thụ phụ thuộc vào tính chất của bức xạ và môi trường hấp thụ Sự hấp thụ năng lượng của môi trường đối với tia bức xạ là do tương tác của bức xạ với electron của nguyên tử vật chất Do đó năng lượng hấp thụ trong một đơn vị khối lượng phụ thuộc vào năng lượng liên kết của các electron với hạt nhân nguyên tử và vào số nguyên tử có trong đơn vị khối lượng của môi trường vật chất hấp thụ, nó không phụ thuộc vào trạng thái kết tụ của vật chất

2.2.2.2 Suất liều hấp thụ

Suất liều hấp thụ là liều hấp thụ tính trong 1 đơn vị thời gian

Δ

=Δ

D

Với ΔD là liều hấp thụ trong khoảng thời gian Δt

Đơn vị của suất liều hấp thụ là (Gy/s) hoặc (rad/s)

2.2.3 Kerma

Đối với các bức xạ ion hóa gián tiếp như (photon, neutron…) quá trình truyền năng lượng cho vật chất xảy ra theo hai bước Giả sử với một chùm photon truyền qua vật chất, sự tương tác giữa chúng sẽ xảy ra theo 2 bước: bước

thứ nhất (1) xảy ra khi photon (hạt ion hóa gián tiếp) giải phóng các hạt mang điện như electron, positon ( hạt ion hóa trực tiếp ) có động năng khá lớn do các hiệu ứng quang điện, compton hay sự hủy cặp Bước thứ hai (2), xảy ra khi những hạt mang điện thứ cấp này mất dần năng lượng trong môi trường do va chạm (ion hóa hay kích thích) hay phát bức xạ (bức xạ hàm, hủy cặp) Tương ứng với hai điều này, ngoài liều hấp thụ người ta đưa ra khái niệm Kerma

Kerma là viết tắt của thuật ngữ động năng được truyền cho vật chất (Kinetic Energy Released in the Material) là một đại lượng dùng để mô tả quá trình truyền năng lượng trong bước một

- Gọi dE là năng lượng trung bình bức xạ truyền cho các hạt mang điện Kthứ cấp (electron, positon) trong một khối lượng môi trường dm thì:

K = dEK

Kerma K cùng có đơn vị là Gy như liều hấp thụ D Tuy nhiên liều hấp thụ được xác định bởi quá trình truyền năng lượng trong bước hai (2), khi các hạt mang điện thứ cấp bỏ động năng của nó trong môi trường vật chất

2.2.4 Liều tương đương và suất liều tương đương

2.2.4.1 Liều tương đương

Về phương diện sinh học, người ta thấy rằng các loại bức xạ khác nhau, dù được hấp thụ cùng một liều như nhau trong mô, cũng có các tác dụng khác nhau Trong an toàn phóng xạ, ngoài liều hấp thụ, người ta còn dùng đại lượng liều tương đương Nó được đo bằng tính số giữa liều hấp thụ trung bình trong một mô hay một cơ quan và hệ số đặc trưng cho loại bức xạ trong việc gây nên tác dụng sinh học

Như vậy, liều tương đương HT (equivalent dose) gây bởi một bức xạ lên

cơ thể sống là:

HT = WR.D (2.7) Trong đó, WR gọi là hệ số chất lượng (xem bảng 2.1)

Bảng 2.1: Hệ số chất lượng của một số loại hạt (ICPR – 1990) [13], [1]

Photon có năng lượng bất kỳ 1

e+ và e- có năng lượng bất kỳ 1

Hạt alpha, nhân nặng 20

Đơn vị của liều tương đương trong hệ SI là sivert (Sv)

1 (Sv) = 1 Gy WR

Ngoài ra còn dùng đơn vị rem: 1 Sv = 100 rems

1 rem = 1 rad WR

2.2.4.2 Suất liều tương đương

Suất liều tương đương là liều tương đương được hấp thụ trong một đơn vị thời gian Đơn vị của suất liều tương đương là sivert/ giây (Sv/s) và (rem/s)

2.2.5 Liều hiệu dụng

Liều tương đương được dùng khi cơ quan hay một mô riêng rẽ bị chiếu xạ Các mô khác nhau nhận cùng một liều tương đương như nhau thì tổn thương sinh học cũng khác nhau Tức là chúng có độ nhạy bức xạ khác nhau Độ nhạy này được đặc trưng bởi một hệ số gọi là trong số mô WT (tisusue weighting factor)

Trong trường hợp toàn thân bị chiếu người ta dùng liều hiệu dụng :

Trong đó HT liều tương đương nhận được ở mô T và WT, là trọng số mô đặc trưng cho cơ quan (mô) đó xem bảng (2.2):

Bảng 2.2: Các trọng số mô đặc trưng cho các cơ quan trong cơ thể (ICRP-1990)

Cơ quan hoặc mô WT

Cơ quan sinh dục (gonad) 0.20

Tủy xương (bane marrow) 0.12

Xương mặt (bone surface) 0.01

Tổng trọng số mô = 1 ΣWT = 1

2.3 Phương pháp tính liều chiếu trong MIRD (Medical Internal Radiation Dose )

Trong trường hợp tổng quát, cơ quan hay mô được tính liều hấp thụ được gọi là cơ quan hay mô “bia”, ký hiệu là T, còn cơ quan hay mô “nguồn”, ký hiệu là S, chứa đồng vị phóng xạ phân bố đều Phương pháp tính liều hấp thụ

theo mô hình này gọi là phương pháp MIRD, do Ủy ban đo liều bức xạ y tế chiếu trong (Medical Internal Radiation Dose Committee ) của hiệp hội Y học hạt nhân ( Society of Nuclear Medicine ) đề xuất Phương pháp này tính phần năng lượng hấp thụ bởi cơ quan bia trong toàn bộ năng lượng do cơ quan nguồn phát ra Cơ quan nguồn S và cơ quan bia T có thể cùng là một cơ quan hay là hai cơ quan khác nhau

2.3.1 Tính suất liều hấp thụ theo phương pháp MIRD

Suất liều hấp thụ là lượng năng lượng hấp thụ trên một đơn vị thời gian trong một đơn vị khối lượng của vật liệu Nó được xác định trực tiếp cùng với hoạt độ và khối lượng của vật liệu hấp thụ và lượng năng lượng phát ra trong một biến đổi hạt nhân Trong một thể tích mô cơ quan, tất cả năng lượng phát ra được hấp thụ Theo đó nếu ta biết năng lượng phát ra trong một giây, thì năng lượng hấp thụ trên một đơn vị thời gian, được được diễn tả như sau: [23]

- Nếu tất cả năng lượng phát ra được hấp thụ trong vật chất thì:

khối lượngNếu dùng D: suất liều hấp thụ, A: hoạt độ, m: khối lượng mô

A/m hoạt độ trên một đơn vị vật chất; E: năng lượng trung bình phát ra trên một biến đổi hạt nhân ta sẽ có:

Với k là hằng số chuyển đổi đơn vị suất liều mong muốn

Ví dụ A (μCi), m (g), E (Mev) thì k được tính như sau :

Hầu hết các phân rã phóng xạ, có số hạt bức xạ phát ra khác nhau do đó

ta có tổng suất liều hấp thụ của tất cả các loại hạt do nhân phóng xạ phát ra:

m với Δi = kni Ei (2.13)

Khi bức xạ vào cơ thể sẽ bị hấp thụ bởi các mô nên cần đưa ra một hệ số mới: hệ số suất liều cho số đếm năng lượng phát ra từ một nguồn trong cơ thể (thường gọi là vùng nguồn hay cơ quan nguồn) Hệ số này chính là hệ số của năng lượng phát ra từ một cơ quan nguồn được hấp thụ trong một cơ quan bia gọi là hệ số hấp thụ, được diễn tả bởi phương trình sau:

Hệ số hấp thụ = ( )

(năng lượng hấp thụ trong bianăng lượng phát ra từ nguồn)Trong thuật toán MIRD hệ số này được diễn tả bởi hai phương trình suất liều cho một bia nhận bức xạ từ một nguồn:

D (rT ← rS) = ∑Δi iφ

i T

rT là vị trí vùng bia

rS là vị trí vùng nguồn

i là loại hạt bức xạ Suất liều cho một bia từ tất cả các nguồn được tính bởi:

m (rT ← rS) (2.16) Phần hấp thụ riêng biệt của một bia bởi một nguồn trong thuật toán MIRD:

Monte Carlo thường dùng một chương trình máy tính chạy với số hạt lịch sử rất lớn ( hàng triệu hạt ) của photon

Khi photon truyền qua một khoảng cách vật chất chúng sẽ tương tác và mất năng lượng trong vật chất bằng cách: tán xạ, hấp thụ hoàn toàn ngẫu nhiên Mỗi photon có thể bị hấp thụ hoàn toàn hoặc có thể thoát ra ngoài cơ thể Tổng năng lượng hấp thụ trong cơ quan bia được xác định và hệ số hấp thụ cũng được tính

Nếu hoạt độ không được phân bố đều trong nguồn hoặc nguồn và bia là hocmon đủ rộng thì hàm hấp thụ phụ thuộc vào cấu trúc của nguồn và bia

Khi đó tổng suất liều hấp cho 1 bia có thể được tính như sau :

2.3.2 Liều hấp thụ trong phương pháp MIRD

Nếu hoạt độ nguồn là một hằng số trong khoảng thời gian quan tâm, thì liều hấp thụ trong suốt thời gian quan tâm được tính như sau:

Khi cho thời gian t ta tính được liều tương ứng Ví dụ nếu suất liều là rad/h thời gian là giờ thì liều hấp thụ là rad

Nếu hoạt độ của nguồn là hằng số trong suốt thời gian quan tâm thì liều hấp thụ được xác định như sau:

D = ∫D t dt= ( ) ∫A(t).S.dt

Suất liều phụ thuộc vào hoạt độ, hoạt độ của một nguồn được xác định bởi nguồn phóng xạ cụ thể được dùng Hằng số S thường không thay đổi trong suốt thời gian quan tâm do đó:

D = S A t dt∫ ( ) (2.23) Thuật toán MIRD dùng hoạt độ tích lũy A S, được tính như sau:

( )

∞

∫

S 0

2.4 Tương tác photon với vật chất

Khi chùm photon vào môi trường vật chất, các photon có thể tương tác với electron quỹ đạo và hạt nhân của nguyên tử môi trường theo các loại tương tác Rayleigh, hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton, tạo cặp và quang hạt nhân

2.4.1 Tán xạ Rayleigh

Các photon năng lượng Eγ rất thấp tán xạ với 2 quỹ đạo ngoài của nguyên tử, photon lệch đi một góc nhỏ nhưng không mất năng lượng và nguyên tử cũng bị ion hóa hay kích thích

Xác suất tán xạ với nguyên tử được tính bằng tiết diện hiệu dụng σR

2

γ

ZσE

≅ (cm2/ nguyên tử) (2.28) Tiết diện tương tác tính theo đơn vị khối lượng hay hệ số suy giảm khối lượng :

Trong đó Z là số nguyên tử; ρ (g.cm3) là mật độ khối lượng của mỗi chất

NA=6,023.1023/mol là số Avogadro, A số khối nguyên tử; CR=N ZA

A là một hằng số đối với nguyên tố có Z nhỏ trong cơ thể vì Z

A gần bằng 1/2 (từ 0,4 đến 0,5), ngoại trừ hyđrogen có Z

A=1

2.4.2 Hiệu ứng Quang điện

Một photon nguyên tử Eγ= hν tương tác với một electron quỹ đạo bên trong nguyên tử, photon bị hấp thụ hoàn toàn và electron bay ra khỏi nguyên tử với động năng EPC gọi là electron quang điện EPC bằng hiệu số giữa Eγ và năng lượng liên kết EB của e trong nguyên tử

EPC = Eγ - EB (2.30) Tương tác chỉ xảy ra khi Eγ > EBC và dễ nhất với e quỹ đạo trong cùng khi

Eγ vừa đủ lớn thì xác suất tương tác tăng vọt do hiệu ứng bờ hấp thụ

Với Eγ thấp, hướng bay của quang electron gần thẳng góc với hướng bay của photon Eγ thấp, hướng bay của quang electron quang điện càng hướng về phía trước nhiều hơn

Khi electron quỹ đạo bay ra, một electron từ quỹ đạo ngoài sẽ vào chiếm chỗ trống và phát ra bức xạ tia X đặc trưng có năng lượng ECX:

ECX = EB1 – EB2 (2.31) Chỗ trống ở quỹ đạo ngoài được electron từ quỹ đạo ngoài hơn vào chiếm chỗ và phát ra bức xạ tia X đặc trưng thứ hai có năng lượng thấp hơn Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chỗ trống ở quỹ đạo ngoài cũng được lấp đầy bởi một electron “tự do”

ECX có thể được truyền cho một electron quỹ đạo kế cận có năng lượng liên kết EB để giải phóng ra một electron, gọi là electron Auger, với năng lượng:

EAu = ECX - EB (2.32)

ECX phụ thuộc năng lượng quỹ đạo electron của nguyên tố

Xác suất tương tác với nguyên tử tính bằng tiết diện hiệu dụngσq như sau:

γ

Zk

E (cm

2/ nguyên tử) (2.33)

n=4 tại Eγ=0,1 MeV và tăng dần lên tới 4.6 tại 3 MeV

m=3 tại Eγ=0,1 MeV và giảm dần lên đến 1 tại 5 MeV

m=5 và n=7/2 cho lớp k có năng lượng liên kết electron EK và khi Eγ>EK

m=5 và n=1 khi Eγ>>EK

m=4 và n=3 khi Eγ≤0,1 MeV là vùng tương tác quang điện chiếm ưu thế:

γ

σq =kZ43

E (cm

2/ nguyên tử) (2.34)

Tiết diện hiệu dụng tính theo đơn vị khối lượng hay hệ số suy giảm khối:

σ

γρ

2.4.3 Tán xạ compton

Một photon có năng lượng Eγ=hγ tương tác với một electron “tự do” ở quỹ đạo ngoài của nguyên tử (năng lượng liên kết e rất nhỏ so với Eγ) Sau khi tương tác photon lệch góc so với phương tới, năng lượng giảm thành Eγ' và electron quỹ đạo bay ra khỏi nguyên tử với động năng ECE và góc lệch ϕ (gọi là electron compton) xem hình 2.1

Với α = hv2

mc và m0 là khối lượng nghỉ của electron

Eγ càng lớn (α càng lớn) thì θ và ϕ càng nhỏ xác suất tương tác trên một electron tính theo công thức Klein – Nishia – Tamm:

π là tất diện tán xạ Compton cổ điển

A là hằng số đối với nguyên tử Z nhỏ có trong cơ thể

2.4.4 Hiệu ứng tạo cặp

Một photon năng lượng Eγ = hv tương tác với trường lực coulomb của hạt nhân hoặc của electron để tạo ra một cặp electron (e-) – position (e+)

Khi Eγ >> 2m0c , photon có thể tạo cặp trong trường hạt nhân và trao toàn bộ năng lượng Eγ cho cặp ( e+ ) – ( e- ) Động năng trung bình của mỗi hạt là:

0

E 2m c E 1,022MeVE

0 '

c

E 2m c E 1,022MeVE

Trong nước sự tạo cặp chiếm ưu thế với EY>10MeV

Sau khi tạo ra các positron thường tự hủy với electron tự do tạo ra cặp photon có năng lượng 0,511MeV di chuyển ngược chiều nhau (bức xạ hủy cặp)

2.4.5 Hiệu ứng quang hạt nhân

Một photon năng lượng EY=hv lớn hơn năng lượng liên kết hạt nhân ( 10Mev ) có thể bị hạt nhân hấp thụ để chuyển qua trạng thái kích thích và phóng ra newtron Tương tác (γ;n) thường xảy ra khi Eγ≥ 10MeV và tăng tỉ lệ với Eγ

8-Tiết diện hiệu ứng quang hạt nhân có một cực đại rất rộng trong dải năng lượng EY=10 - 20MeV cho hầu hết các hạt nhân Tiết diện tích phân theo mọi năng lượng như sau : σN=B.10-26A.MeVCm2 (2.48)

Trong B=1,5 - 3 tùy thuộc vào hạt nhân, A là số khối hạt nhân

Tiết diện theo đơn vị khối lượng hay độ giảm khối tương ứng với bề rộng của cực đại thông khoảng 5 -10MeV

σ

ρN ≈0,001 0,004÷ (cm

2.5 Sự suy giảm và truyền qua của chùm photon trong vật chất

Khi chùm photon đơn năng cường độ I0 qua một lớp môi trường vật chất đồng nhất có bề dày x, một lượng photon dI sẽ bị loại khỏi chùm sơ cấp do các tương tác khác nhau Lượng photon còn lại sẽ tiếp tục qua lớp môi chất và được tính theo quy luật

I(x) = I0.e-μx (2.50) Trong đó μ là hệ số suy giảm tuyến tính của môi chất bằng tổng độ giảm tán xạ Rayleigh (μR), quang điện (μq), compton (μC), tạo cặp (μK) và quang hạt nhân (μN)

μ = μR + μq + μc + μK + μN (2.51)

Độ suy giảm khối:

(m) với hệ số suy giảm tương ứng với μM và μN:

I (Zn) = e-μ Z n n (2.53b) Nếu cho I (Zm) = I (Zn) thì μ Z =μ Zm m n n

2.6 Các hiệu ứng sinh học của bức xạ

Tương tác của bức xạ ion hóa với cơ thể con người, gây bởi nguồn chiếu xạ bên ngoài hay bên trong cơ thể đều gây ra các hiệu ứng sinh học, có thể dẫn đến các triệu chứng bệnh lý về sau

Bản chất và mức độ trầm trọng của những triệu chứng này cũng như thời điểm chúng xuất hiện phụ thuộc liều lượng và tốc độ hấp thụ bức xạ Có hai loại tổn thương bức xạ có thể chia làm hai loại hiệu ứng soma gây thiệt hại thấy được trên chính người bị chiếu xạ và các hiệu ứng di truyền gây các thiệt hại

chỉ thấy được trên con, cháu người bị chiếu xạ do các tế bào sinh sản của cơ quan sinh dục do bị bức xạ làm tổn thương

2.6.1 Cấu tạo tế bào

Tất cả các cơ thể sống đều cấu tạo từ những cấu trúc rất nhỏ gọi là tế bào Các thành phần cơ bản của tế bào gồm nhân tế bào, chất lỏng bao quanh gọi là bào tương và màng tế bào tạo thành túi bao của tế bào (Hình 2.2)

Để đơn giản có thể hình dung hoạt động của tế bào như sau:

Bào tương là nhà máy của tế bào, còn nhân tế bào chứa mọi thông tin cần thiết để tế bào thực hiện chức năng của nó và tự sinh sản Bào tương sẽ làm đứt gãy các phần tử thức ăn và biến đổi chúng thành năng lượng và các phần tử nhỏ Những phần tử này sau đó sẽ kết hợp thành các phần tử phức tạp mà tế bào cần để tồn tại hoặc phân chia

Hình 2.2: Mô hình cấu tạo của một tế bào đơn giản Nhân tế bào chứa các nhiễm sắc thể có dạng sợi cấu thành từ các gien Mỗi tế bào thường chứa 46 nhiễm sắc thể Các gien chứa axit deoxiribonucleic (DNA), các phần tử protein và mạng thông tin xác định đặc trưng của tế bào con

Màng nhân tế bào

Nhân tế bào (chứa DNA, nhiễm sắc thể và gien)

Màng tế bào (kiểm soát sự xâm nhập

và thoát ra của các chất hòa tan)

Bào tương (chất giống chất lỏng chứa

nhiều thành phần khác nhau)

Các tế bào có thể sinh sản để bù cho những tế bào bị chết Thời gian sống của các loại tế bào cơ thể người khác nhau, do vậy tốc độ sinh sản của chúng biến thiên từ vài giờ cho đến một năm Sự sinh sản của tế bào diễn ra theo hai cách: phân bào tăng nhiễm (còn gọi là gián phân - mitosic) và phân bào giảm nhiễm (meiosis) Các tế bào gián phân là các tế bào bình thường trong cơ thể và khi gián phân các nhiễm sắc thể tự phân đôi theo chiều dài Tế bào gốc sau đó sẽ phân chia thành hai tế bào mới, mỗi cái giống hệt như tế bào gốc Phân bào giảm nhiễm là một loại phân chia đặc biệt xảy ra khi hình thành các tế bào sinh sản của cơ quan sinh dục, cụ thể là tinh trùng và trứng Nó chỉ xảy ra một lần trong toàn bộ chu trình sống của tế bào đó và chỉ trong tế bào sinh sản Trong quá trình thụ thai, một tinh trùng và một trứng kết hợp với nhau và các nhiễm sắc thể có thể kết hợp để tạo ra một tế bào mới chứa các gien từ mỗi tế bào bố mẹ Phôi và tiếp theo là bào thai sẽ phát triển từ một tế bào duy nhất này – đó là trứng đã thụ tinh[2, 6]

Bảng 2.3 : Tóm tắt các quá trình tương tác của bức xạ với tế bào[6]

Gián tiếpNăng lượng được hấp thụ trong nước hay vùng phụ cận

Kích thích/ ion hóa Kích thích/ ion hóa

Các gốc tự do sơ cấp (OH°, H°, e- tương đương) và Peroxide (H2O2)

Tế bào bị chết

Cơ quan bị chết

2.6.2 Tương tác của bức xạ với tế bào

Sự khác nhau cơ bản giữa bức xạ hạt nhân và các bức xạ thông thường như nhiệt và ánh sáng là ở chỗ, bức xạ hạt nhân có năng lượng đủ lớn để gây ion hóa Sự ion hóa trong nước, thành phần cấu tạo chủ yếu của các phân tử có thể dẫn đến những thay đổi bên trong phân tử và tạo ra các loại hợp chất gây hại cho các nhiễm sắc thể Sự hủy hoại này thể hiện ở sự biến đổi về cấu trúc và chức năng của phân tử Trong cơ thể người sự biến đổi này có thể tự biểu lộ qua các triệu chứng bệnh lý như: ốm mệt do phóng xạ, đục thủy tinh thể hoặc lâu dài là gây ung thư, các hiệu ứng di truyền

Các quá trình dẫn đến sự hủy hoại do bức xạ thường phức tạp nhưng vì nhiều mục đích có thể xem chúng xảy ra trong 4 giai đoạn ( Xem bảng 2.3)

2.6.2.1 Giai đoạn vật lý

Giai đoạn vật lý là giai đoạn đầu tiên của chuỗi quá trình xảy ra khi bức xạ đi vào vật chất Giai đoạn này chỉ kéo dài một phần rất nhỏ của giây (từ

10-16÷10-13giây) Khi năng lượng được truyền cho tế bào gây ion hóa và kích thích tế bào Sự ion hóa và kích thích sẽ dẫn đến những tổn thương của tế bào (hình1.3) Các tổn thương này càng nhiều và càng nghiêm trọng nếu năng lượng mà bức xạ bỏ lại trong tế bào càng lớn

Những bức xạ ion hóa thường gặp trong y tế là photon (tia X hay tia gamma) và electron, có năng lượng từ hàng chục keV (trong tia X quang chuẩn đoán) đến hàng chục MeV (trong xạ trị) Với năng lượng này chúng có thể gây rất nhiều cặp ion hóa trên đường đi

Như vậy trong sự hấp thụ năng lượng từ bức xạ ion hóa, viên gạch nhỏ nhất của vật chất là nguyên tử đã bị phá vỡ Sự ion hóa và kích thích (chủ yếu trên các phân tử nước) là những bước đầu tiên dẫn đến quá trình công phá các phân tử sinh học đặc biệt là AND Năng lượng hấp thụ từ những tác nhân vật lý không gây ion hóa khác có thể gây nên sự kích thích phân tử nhưng nguyên tử vẫn còn nguyên vẹn Chính vì sự khác biệt này mà chỉ một lượng nhỏ năng lượng được hấp thụ bởi ion hóa cũng có thể gây nên một tác hại lớn hơn nhiều

so với các tác nhân khác

Có thể mô tả quá trình vật lý bằng phương trình như sau:

H2O → H2O+ + e

-2.6.2.2 Giai đoạn hóa lý

Giai đoạn này kéo dài trong khoảng từ 10-13s đến 10-2s mở đầu bằng việc hình thành các gốc tự do và kết thúc bằng những thay đổi cấu trúc và chức năng của các phân tử sinh học có trong tế bào Bức xạ có thể tương tác trực tiếp hay

Hình 2.3: Tác dụng trực tiếp và gián tiếp của bức xạ vào AND

gián tiếp với AND, thông qua việc ion hóa hay kích thích phân tử nước Sau đó ion dương sinh ra tự tách thành:

OH• + OH• → H2O2

2.6.2.3 Giai đoạn hóa học

Giai đoạn này kéo dài khoảng vài giây, việc tạo ra các gốc tự do có khả năng tương tác với các phân tử khác theo phản ứng oxi hóa – khử Chúng có thể tàn phá AND, bẻ gãy liên kết của phân tử hữu cơ quan trọng của tế bào Hoặc chúng có thể kết hợp lại tạo thành H2O2, rất độc cho tết bào Chúng cũng có thể tấn công các phần tử phức tạp là thành phần của nhiễm sắc thể Ví dụ, chúng có thể tự gắn vào một phân tử hoặc làm gãy các liên kết trong các phần tử chuỗi thông tin di truyền gây biến đổi gien

2.6.2.4 Giai đoạn sinh học

Giai đoạn này kéo dài từ hàng chục phút cho đến hàng chục năm Những thay đổi hóa học có thể ảnh hưởng đến mỗi tế bào đơn lẻ theo các cách khác nhau tùy theo mức độ Chúng có thể:

i Làm tổn thọ tế bào

ii Làm cản trở hoặc làm trễ sự phân chia tế bào

iii Truyền những biến đổi vĩnh viễn trong tế bào ban đầu sang tế bào con

2.6.3 Các hiệu ứng của bức xạ trên cơ thể người

Các hiệu ứng bức xạ trên cơ thể người là kết quả của các tổn thương trong từng tế bào đơn lẻ Những hiệu ứng này có thể chia thành hai loại, loại soma và loại di truyền

Các hiệu ứng soma thường bắt nguồn từ những thương tổn trong các tế bào bình thường của cơ thể và chỉ ảnh hưởng đến người chiếu xạ

Các hiệu ứng di truyền thì lại do những thương tổn trong các tế bào của

cơ quan sinh dục Sự khác biệt quan trọng trong trường hợp này là những thương tổn đó có thể truyền sang cho con của người bị chiếu xạ và cả các thế hệ sau nữa

2.6.3.1 Các hiệu ứng soma của bức xạ

2.6.3.1.1 Các hiệu ứng sớm

Các hiệu ứng bức xạ sớm là các hiệu ứng xảy ra trong giai đoạn từ một vài giờ cho đến một vài tuần sau khi bị chiếu xạ cấp dẫn Các hiệu ứng này xảy

ra do sự suy giảm nhanh chóng số lượng tế bào trong một số cơ quan của cơ thể

vì nhiều tế bào bị hủy diệt hoặc quá trình phân chia tế bào bị cản trở hoặc chậm lại Các hiệu ứng này xảy ra chủ yếu do tổn thương trên da, tủy xương, bộ máy tiêu hóa hoặc cơ quan thần kinh tùy thuộc vào liều chiếu đã nhận Không có một ngưỡng liều xác định

2.6.3.1.2 Các hiệu ứng muộn

Các hiệu ứng muộn xảy ra sau vài tháng hoặc đến hàng chục năm sau khi chiếu xạ Các hiệu ứng này thường liên quan đến bệnh đục thủy tinh thể, bệnh ung thư và bệnh di truyền

2.6.3.2 Hiệu ứng di truyền do bức xạ

Các hiệu ứng di truyền do bức xạ xảy ra do các tế bào sinh sản bị tổn hại bởi bức xạ Sự tổn hại này gây các biến đổi chất liệu di truyền của tế bào, gọi là những đột biến gien Hiệu ứng này chỉ xuất hiện ở những người có khả năng sinh sản và xảy ra ở các gien truyền lại cho con cháu Hiệu ứng di truyền thể hiện ở các bệnh di truyền thông thường vẫn gặp

2.6.3.3 Hiệu ứng ngẫu nhiên và hiệu ứng tất nhiên

Theo độ lớn của liều xạ, các hiệu ứng bức xạ được phân chia thành hiệu ứng ngẫu nhiên (stochastic) và hiệu ứng tất nhiên (non-stochastic) Các hiệu ứng tất nhiên tồn tại các liều ngưỡng, tức là các giá trị liều tối thiểu mà hiệu ứng xảy ra trên đồ thị hiệu ứng – liều, (Hình 2.4 ) Các hiệu ứng tất nhiên xảy

ra nếu cơ thể bị chiếu liều lớn hơn giá trị ngưỡng và hiệu ứng càng nguy hiểm khi liều chiếu tăng[1]

Hình 2.4: Các đường cong liều – hiệu ứng Hiệu ứng ngẫu nhiên thì không tồn tại liền tối thiểu gây ra các hiệu ứng mà xuất hiện các hiệu ứng tăng khi liều xạ tăng, ung thư và các hiệu ứng di truyền được liệt vào loại hiệu ứng này Mức độ triệu chứng do các hiệu ứng ngẫu nhiên không được xác định bởi liều chiếu, nghĩa là không có sự khác nhau Đường A: Hiệu ứng tất nhiên

Đường B: Hiệu ứng ngẫu nhiên

giữa triệu chứng ung thư và các hiệu ứng di truyền gây bởi liều chiếu lớn hay nhỏ

Chiếu xạ cấp Chiếu xạ trường diễn

Hiệu ứng sớm Hiệu ứng muộn

Các bệnh về hệ thống

tạo máu, đường ruột, hệ

thần kinh,

Đục thủy tinh thể

Bệnh ung thư

Bệnh di truyền

Hiệu ứng tất nhiên Hiệu ứng ngẫu nhiên

Hiệu ứng soma Hiệu ứng

di truyền

Hình 2.5 Phân loại các hiệu ứng bức xạ [1]

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH XẠ TRỊ ÁP SÁT UNG THƯ TUYẾN TIỀN LIỆT

BẰNG CÁCH ĐẶT NGUỒN VĨNH VIỄN3.1 Tuyến tiền liệt và ung thư tuyến tiền liệt

3.1.1 Tuyến tiền liệt

Tuyến tiền liệt (prostate) là một tuyến có dạng một bắp thịt, kích thước cỡ quả trứng gà vừa phải, nằm phía dưới bọng đái, phía trên cơ quan sinh dục nam và bao quanh niệu đạo (Hình 3.1) Tuyến tiền liệt chỉ nặng khoảng 20 gram và được cấu tạo bằng một tuyến, cơ, động mạch và mô xơ Tuyến tiền liệt có chức năng sản xuất và tiết ra tinh dịch, một chất có nhiệm vụ chuyên chởû tinh trùng ngay lúc dương vật xuất tinh bảo vệ tinh trùng khỏi tính axit trong môi trường âm đạo khi tinh dịch được phóng vào trong âm đạo trong quá trình giao hợp Tuyến này được bao quanh bằng các mạch máu và dây thần kinh, rất cần thiết cho việc cương dương vật, kiểm soát quá trình tiểu tiện và xuất tinh

Hình 3.1: Vị trí tuyến tiền liệt và các cơ quan vùng chậu

3.1.2 Ung thư tuyến tiền liệt

3.1.2.1 Thực trạng của ung thư tuyến tiền liệt

Ung thư tuyến tiền liệt là căn bệnh phổ biến đứng hàng thứ 2 trong số các căn bệnh về ung thư mà nam giới trên 50 tuổi ở Mỹ thường mắc phải, chiếm 18% trong các loại ung thư (American Cancer Socienty)[34] Theo thống kê hàng năm ở Mỹ có đến 132.000 người Mỹ bị ung thư tuyến tiền liệt và có khoảng 34.000 người chết vì bệnh này Theo ước lượng của American Cancer Socienty – Mỹ chỉ tính riêng năm 2006, có 234.460 ca nhiễm bệnh và có 27.350 người chết [34] Cũng theo thống kê cho thấy ung thư tuyến tiền liệt là nguyên nhân số hai gây tử vong cho đàn ông da trắng Tuy nhiên, tỉ lệ mắc bệnh rất khác nhau giữa các sắc tộc Theo thống kê của Mỹ, tỷ lệ ung thư tuyến tiền liệt trong cộng đồng da đen là 181 người trên 100.000 đàn ông, tức cao gấp 4,5 lần

so với đàn ông người gốc Việt (40 trên 100.000 người) Đàn ông người Mỹ da trắng cũng có tỷ lệ mắc bệnh cao hơn người Việt Nam, nhưng thấp hơn người Mỹ da đen (khoảng 135 trên 100.000 người) Thống kê ởâ Đức mỗi năm có 168.000 đàn ông bị ung thư có 31.000 trường hợp bị ung thư tuyến tiền liệt, chiếm 18,5% tống số trường hợp (Hội ung thư Việt – Mỹ)[32]

Một điều đáng nói là tỷ lệ mắc bệnh tăng theo độ tuổi Chẳng hạn như đàn ông ở độ tuổi trên 70, cứ 100.000 người thì có 402 người Việt Nam, hay

1265 người Mỹ da trắng, 958 người Nhật, 504 người Trung Quốc mắc bệnh ung thư tuyến tiền liệt Tính trung bình, nếu tất cả đàn ông người da trắng sống đến tuổi 85, thì cứ 100 người có 13 người bị bệnh này [32]

Tỷ lệ mắc bệnh ung thư tuyến tiền liệt còn phụ thuộc vào yếu tố di truyền và tuổi tác, yếu tố tuổi tác là quan trọng nhất Trong gia đình có tiền sử mắc ung thư tuyến tiền liệt thì những thành viên nam trong gia đình sẽ có nguy

cơ cao bị bệnh Trong những đàn ông dưới 50 tuổi tỷ lệ bệnh này rất thấp, nhưng nguy cơ bị bệnh lại tăng rất nhanh sau độ tuổi 50 [35]

3.1.2.2 Phương pháp phát hiện ung thư tuyến tiền liệt

Ung thư tuyến tiền liệt có thể được chẩn đoán sớm bằng việc xét nghiệm PSA (prostate-specific-antigen), đây là một loại kháng nguyên đặc hiệu do tuyến tiền liệt tiết ra PSA có thể được tìm thấy trong máu, khi tuyến tiền liệt bị ung thư thì hàm lượng của chất này sẽ tăng lên Tuy nhiên, có một vài yếu tố không gây ung thư cũng có thể gây tăng PSA hơn mức bình thường, do vậy cần kết hợp với các xét nghiệm khác [32, 34 ]

Một cách hữu hiệu khác để phát hiện ung thư tuyến tiền liệt là siêu âm kiểm tra qua trực tràng để phát hiện những dấu hiệu bất thường ở bề mặt của tuyến tiền liệt có thể nghi ngờ bị ung thư Sau đó kết hợp với PSA và một số xét nghiệm cần thiết khác để xác định chính xác

Theo trung tâm American Cancer Society – Mỹ, những người đàn ông bình thường trên 50 tuổi nên thực hiện những cuộc kiểm tra PSA và siêu âm trực tràng hàng năm Nam giới thuộc đối tượng có nguy cơ cao với ung thư tuyến tiền liệt có thể bắt đầu những đợt kiểm tra PSA ở lứa tuổi 45, bao gồm những người đàn ông châu Phi, Mỹ và những người đàn ông trong các gia đình có tiền sử mắc ung thư tuyến tiền liệt [34]

3.1.2.3 Nguyên nhân và quá trình phát triển của ung thư tuyến tiền liệt

Ung thư tuyến tiền liệt xảy ra khi những tế bào ác tính được tạo thành và nhân rộng trong tuyến tiền liệt Những tế bào ác tính này sẽ phát triển khi có sự thay đổi trong DNA – nguồn vật chất chứa đựng “cấu trúc di truyền” của một loại tế bào Khi DNA bị biến đổi, những tế bào sẽ phát triển với số lượng vượt

ra khỏi sự kiểm soát và đó chính là nguyên nhân gây ra ung thư

Khi khối u hình thành, chúng sẽ phát triển rất nhanh và xâm lấn toàn bộ tuyến tiền liệt Sau đó các tế bào ung thư tiếp tục di căn sang các cơ quan khác của cơ thể, cứ thế phát triển và tàn phá các cơ quan mà nó tới cho đến khi bệnh nhân tử vong

3.1.3 Các phương pháp điều trị

Ung thư tuyến tiền liệt có thể được điều trị bằng nhiều phương pháp: phẫu thuật (mổ cắt bỏ tuyến tiền liệt) chiếu xạ ngoài bằng chùm tia X, xạ trị áp sát bằng phương pháp xạ trị liều cao, đặt nguồn tạm thời và đặt nguồn vĩnh viễn, hóa trị liệu hoặc liệu pháp dùng kích thích tố (hormon) hay có thể phối hợp nhiều cách điều trị khác nhau tùy thuộc vào việc phát hiện sớm hay muộn, vào sức khỏe và độ tuổi người bệnh để đạt hiệu quả tốt nhất Nhìn chung, quá trình điều trị sẽ gây ra các tác dụng phụ như liệt dương, vô sinh, tiểu không kiểm soát và một số thay đổi về hormon nam giới

3.2 Xạ trị áp sát

Xạ trị áp sát là phương pháp được tiến hành bằng cách đặt nguồn trực tiếp vào bề mặt hoặc bên trong khối u để tiêu diệt khối u Phương pháp này được sử dụng để chữa trị các ung thư trên da, các mô, hốc nằm sâu trong cơ thể mà kỹ thuật chùm tia không thích hợp Ung thư tuyến tiền liệt thường được dùng phương pháp này để xử lý vì tuyến tiền liệt có kích thước nhỏ nằm sâu trong vùng chậu, gần các cơ quan nhạy cảm với bức xạ như thành ruột, bộ phận sinh dục

Có ba kiểu đặt nguồn như sau:

- Đặt vào khe (interestitial): Nguồn phóng xạ thường có dạng sợi ( wire ) đặt vào trong mô bằng cách phẫu thuật

- Đặt vào hốc (intracavitary): Nguồn phóng xạ được đặt vào hốc tự nhiên của cơ thể bằng hai cách:

+ Đặt nguồn trước (preloaded): Dùng tay đặt trực tiếp nguồn vào hốc

+ Đặt nguồn sau (afterloading): Dùng một vỏ không phóng xạ áp trước vào khối u, sau đó dùng tay hoặc dụng cụ điều khiển từ xa đặt nguồn phóng xạ vào bên trong vỏ

- Đặt trên bề mặt (surface): nguồn phóng xạ được đặt áp sát vào bề mặt khốâi u, hoặc trên bề mặt da [1]

3.3 Xạ trị áp sát ung thư tuyến tiền liệt

3.3.1 Nguồn dùng trong xạ trị ung thư tuyến tiền liệt

Nguồn dùng trong xạ trị áp sát ung thư tuyến tiền liệt bằng cách đặt nguồn vĩnh viễn là đồng vị phóng xạ iodine-125 ( 125I) và Palladium-103 (103Pd)[20]

Đồng vị 125I được sinh ra khi 124Xe hấp thụ một neutron, sau đó phân rã bức xạ bằng cách bắt electron Chu kỳ bán rã của 125I là 59,4 ngày, phân rã theo con đường bắt electron từ trạng thái kích thích đầu tiên của 125Te, quá trình biến hoán trong, chiếm 93%, và phát photon có năng lượng 35.5 keV [19]

Đồng vị 103Pd được sinh ra khi 102Pd hấp thụ một neutron Nó phân rã chủ yếu bằng cách bắt electron ở trạng thái kích thích thứ nhất và thứ hai của 103Pd, với chu kỳ bán rã 15,99 ngày Năng lượng trung bình của photon phát ra, chủ yếu theo con đường biến hoán trong, vào khoảng 21 keV [19]

Cả hai loại nguồn này đều có cấu trúc được tiêu chuẩn hóa dạng hình trụ tròn, kích thước cỡ hạt gạo, chiều dài 4,5mm, đường kính 0,8mm, đều được bọc trong một lớp titanium dày khoảng 0,05mm hàn kín hai đầu [19] Mỗi loại nguồn có nhiều mẫu với hoạt độ khác nhau tùy theo cấu trúc của hợp chất chứa

125I và 103Pd bên trong của mỗi mẫu hạt nguồn do nhà sản xuất đưa ra Trong đềø