Kỹ thuật thiết kế trường chiếu trong lập kế hoạch xạ trị ung thư phổi bằng máy gia tốc tuyến tính

Để đạt được kết quả cao trong điều trị bằng tia xạ đòi hỏi các kỹ sư vật lý phải có trình độ chuyên môn cao, sự nghiêm túc và kinh nghiệm trong việc lập kế hoạch xạ trị bao gồm việc thiế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ 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

LỜI CẢM ƠN

Thông qua khóa luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến các quý thầy cô trong Bộ môn Vật lý hạt nhân, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu để tôi hoàn thành khóa luận đồng thời sẽ là hành trang cho công việc của tôi sau này

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Châu và cô Đỗ Thị Bích Ngọc mặc

dù bận rộn với công việc nhưng vẫn hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp tôi bổ sung những thiếu sót trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này Nếu không có những lời hướng dẫn, định hướng của thầy cô tôi nghĩ khóa luận của tôi rất khó có thể hoàn thiện được

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Nguyễn Thị Cẩm Thu đã có những lời góp ý

và chỉnh sửa để tôi nắm rõ hơn về đề tài của mình

Tôi cũng xin cảm ơn các anh kỹ thuật viên tại khoa Ung bướu và Y học hạt nhân, bệnh viện Nhân dân 115 đã nhiệt tình tạo điều kiện cho tôi được quan sát, học hỏi và thu thập hình ảnh cần thiết cho khóa luận

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè xung quanh đã nhắc nhở và động viên tôi những lúc khó khăn trong quá trình thực hiện khóa luận

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015

Cao Thanh Long

MỤC LỤC



LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH iv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI 3

1.1 Tổng quan về ung thư phổi 3

1.2 Vai trò của xạ trị đối với ung thư phổi 5

1.3 Giới hạn liều cho các cơ quan nhạy cảm trong xạ trị ung thư phổi 7

1.4 Tính toán liều và xác định thời gian xạ trị 8

CHƯƠNG 2:QUY TRÌNH XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI 12

2.1 Tư vấn cho bệnh nhân có chỉ định xạ trị 12

2.2 Chụp CT mô phỏng 12

2.3 Xác định thể tích bia 15

2.4 Lập kế hoạch xạ trị 18

2.5 Tái tạo tư thế xạ trị 18

2.6 Tiến hành xạ trị 19

CHƯƠNG 3:KỸ THUẬT THIẾT KẾ TRƯỜNG CHIẾU TRONG LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI 20

3.1 Kỹ thuật thiết kế trường chiếu 20

3.1.1 Chọn lựa số trường chiếu và góc chiếu 21

3.1.2 Che chắn chì 24

3.1.3 Điều chỉnh đường đồng liều 25

3.1.3.1 Lựa chọn năng lượng chùm tia 26

3.1.3.2 Lọc nêm (wedge) 27

3.1.3.3 Trọng số trường chiếu (Weight) 28

3.1.4 Các trường hợp thiết kế trường chiếu thường gặp 29

3.1.4.1 Hai trường chiếu 29

3.1.1.2 Ba trường chiếu 29

3.2 Xác định thời gian xạ trị và đánh giá phân bố liều 31

3.2.1 Xác định thời gian xạ trị 31

3.2.2 Đánh giá phân bố liều 31

CHƯƠNG 4:MỘT SỐ CA MINH HỌA 33

4.1 Ca thứ nhất 33

4.2 Ca thứ hai 37

4.2.1 Pha 1 38

4.2.2 Pha 2 42

4.2.3 Kết hợp hai pha 45

NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 51

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

STT Chỉ số

1 1.1 Các phương pháp chẩn đoán hình ảnh ung thư phổi 4

8 2.6 Các thể tích được xác định đối với ung thư phổi 17

9 2.7 Bệnh nhân chuẩn bị được xạ trong phòng máy gia tốc 19

10 3.1 Kỹ thuật xạ trị ngoài với số chùm tia khác nhau 20

11 3.2 Chiều quay quy định của gantry, giường và

collimator (a) và chức năng “Room eye view” của phần mềm lập kế hoạch (b)

22

14 3.5 Các trường chiếu chéo giúp tránh tủy tốt hơn 24

15 3.6 Che chắn chì cho một trường chiếu 900 được thể hiện

trên ảnh DRR và khối chì thực tế

25

16 3.7 Lát cắt CT thể hiện sự phân bố đồng liều chưa được

hiệu chỉnh với liều được chuẩn hóa 100% tại điểm tính toán liều X1, đường đồng liều cực đại đạt 105,5%

25

17 3.8 Phần trăm liều theo độ sâu của các mức năng lượng

khác nhau, trường chiếu 10×10 cm2, SSD = 50 cm

20 3.11 Sự thay đổi của đường đồng liều do ảnh hưởng của

hai nêm 300 trường hợp ba trường chiếu: không có nêm (a) và có nêm (b)

28

21 3.12 Vị trí lắp khối chì và nêm trên gantry máy 28

22 3.13 Trường hợp sử dụng hai trường chiếu trước và sau 29

23 3.14 Trường hợp sử dụng ba trường chiếu bao gồm hai

trường chiếu trước – sau và trường chiếu ngang (gantry 900)

30

24 4.1 Dữ liệu hình ảnh bệnh nhân ca thứ nhất trước khi

thiết kế trường chiếu: lát cắt CT (a), mô hình 3D (b), mặt phẳng đứng dọc (c) và mặt phẳng đứng ngang (d)

35

28 4.5 Dữ liệu hình ảnh bệnh nhân ca thứ hai trước khi thiết

kế trường chiếu: lát cắt CT (a), mô hình 3D (b), mặt phẳng đứng dọc (c) và mặt phẳng đứng ngang (d)

38

29 4.6 Che chắn chì cho hai trường chiếu trước (gantry 00)

(a), trường chiếu sau (gantry 1800) (b) và trường chiếu ngang (gantry 2700) (c) cho pha 1 ca thứ hai

40

30 4.7 Kết quả phân liều đối với pha 1 ca thứ hai: lát cắt CT

(a), mô hình 3D vùng nhận 95% liều (b), mặt phẳng đứng dọc (c) và mặt phẳng đứng ngang

40

32 4.9 Che chắn chì cho hai trường chiếu trước (gantry 00)

(a), trường chiếu sau (gantry 1800) và trường chiếu ngang (gantry 900) (c) cho pha 2 ca thứ hai

43

33 4.10 Kết quả phân liều đối với pha 2 ca thứ hai: lát cắt CT

(a), mô hình 3D vùng nhận 95% liều (b), mặt phẳng đứng dọc (c) và mặt phẳng đứng ngang

43

35 4.12 Kết quả phân bố đường đồng liều kết hợp cho hai

pha

45

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

STT Chỉ số

2 4.1 Các thông số của hai trường chiếu sử dụng cho ca

thứ nhất

33

3 4.2 Thống kê liều nhận được cho CTV và các cơ quan

nhạy cảm đối với ca thứ nhất

36

4 4.3 Các thông số của của ba trường chiếu sử dụng cho

pha 1 ca thứ hai

39

5 4.4 Thống kê liều nhận được cho CTV, GTV và các cơ

quan nhạy cảm cho pha 1 ca thứ hai

41

6 4.5 Các thông số của ba trường chiếu sử dụng cho pha 2

ca thứ hai

42

7 4.6 Thống kê liều nhận được cho GTV và các cơ quan

nhạy cảm cho pha 2 ca thứ hai

44

8 4.7 Thống kê liều nhận được cho CTV, GTV và các cơ

quan nhạy cảm khi kết hợp hai pha

46

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

SP Phantom Scatter Factor

thứ tự tương ứng là 21,87 nghìn và 19,56 nghìn người Trước tình hình trên, việc điều

trị ung thư phổi đang là vấn đề quan trọng trong y học hiện nay

Việc điều trị ung thư nói chung và ung thư phổi nói riêng chủ yếu được thực hiện bằng các phương pháp chính bao gồm phẫu thuật, hóa trị và xạ trị hoặc kết hợp các phương pháp trên Trong đó xạ trị (điều trị bằng chùm tia bức xạ) có thể áp dụng đối với khối u còn ở giai đoạn khu trú Bên cạnh đó, xạ trị kết hợp với phẫu thuật giúp làm giảm bớt thể tích khối u nhằm dễ mổ, hạn chế di căn hoặc xạ trị hậu phẫu nhằm diệt hoàn toàn những tế bào ung thư còn sót lại Để đạt được kết quả cao trong điều trị bằng tia xạ đòi hỏi các kỹ sư vật lý phải có trình độ chuyên môn cao, sự nghiêm túc và kinh nghiệm trong việc lập kế hoạch xạ trị bao gồm việc thiết kế trường chiếu, biết cách sử dụng các dụng cụ hỗ trợ, chọn lựa mức năng lượng cho mỗi chùm tia sao cho thích hợp

và tính toán phân bố liều tối ưu nhất Qua đó có thể thấy được tầm quan trọng của công việc lập kế hoạch trong cả một quy trình xạ trị cho bệnh nhân

Thông qua khóa luận này, tôi xin giới thiệu tổng quan về quy trình xạ trị ung thư phổi đồng thời trình bày kỹ thuật thiết kế trường chiếu và tính toán liều phân bố cho một số ca điều trị ung thư phổi được thực hiện tại phòng lập kế hoạch xạ trị, Khoa Ung Bướu và Y học hạt nhân bệnh viện Nhân dân 115 Hiện nay, nhiều bệnh viện ở nước ta

có khoa điều trị ung thư được trang bị các thiết bị chẩn đoán hình ảnh hiện đại và ứng dụng xạ trị bằng máy gia tốc tuyến tính, trong đó bệnh viện Nhân dân 115 là một trong những đơn vị như vậy Với mục đích đó, khóa luận có bố cục bao gồm bốn chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về xạ trị ung thư phổi

Chương 2: Quy trình xạ trị ung thư phổi

Chương 3: Kỹ thuật thiết kế trường chiếu trong lập kế hoạch xạ trị ung thư phổi Chương 4: Một số ca minh họa

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI

1.1 Tổng quan về ung thư phổi

Ung thư phổi là một trong những căn bệnh ung thư nguy hiểm nhất hiện nay Số người mắc bệnh ngày càng tăng mỗi năm và trong số đó 85% bệnh nhân ung thư phổi

có liên quan đến thuốc lá Việc hít phải khói thuốc lá một cách gián tiếp cũng có thể gây ung thư phổi ở những người không hút thuốc Các yếu tố nguy cơ khác của ung thư phổi bao gồm khí radon, amiăng, thạch tín, crôm, niken và ô nhiễm môi trường Bên cạnh đó, những người có thành viên trong gia đình bị ung thư phổi có thể tăng nhẹ nguy cơ mắc bệnh

Ung thư phổi bắt nguồn từ các mô của phổi, thường là các tế bào trong đường dẫn khí Ung thư phổi được chia làm hai loại chính dựa trên chẩn đoán hình ảnh và kết quả quan sát hình dạng tế bào dưới kính hiển vi:

- Ung thư phổi tế bào nhỏ (Small cell lung cancer – SCLC): chiếm khoảng 15% các trường hợp ung thư phổi Bệnh phát triển nhanh, lây lan nhanh chóng vào máu và các bộ phận khác của cơ thể Ung thư phổi tế bào nhỏ thường được chẩn đoán khi bệnh

đã nặng và do mức độ tiến triển khá nhanh nên chủ yếu được điều trị bằng hóa trị

- Ung thư phổi không tế bào nhỏ (Non - small cell lung cancer – NSCLC): chiếm khoảng 85% các trường hợp ung thư phổi Đây là loại phổ biến của ung thư phổi

và ít nghiêm trọng hơn so với ung thư phổi tế bào nhỏ Ung thư phổi không tế bào nhỏ thường có xu hướng phát triển và lây lan chậm hơn Nếu phát hiện sớm, phẫu thuật, xạ trị hoặc hóa trị có thể đem đến cho bệnh nhân cơ hội chữa khỏi bệnh NSCLC có thể được chia thành ba loại nhỏ: ung thư biểu mô tuyến (adenocarcinoma) chiếm khoảng

45 – 50%, ung thư biểu mô tế bào vảy (squamous cell carcinoma) chiếm từ 25 – 30%

và ung thư biểu mô tế bào lớn (large – cell carcinoma) chiếm khoảng 5 – 10%

Việc xác định giai đoạn ung thư là rất quan trọng trong việc đánh giá và lựa chọn phương thức điều trị cho bệnh nhân Giai đoạn của ung thư phổi được xác định dựa vào kết quả xét nghiệm, kiểm tra sinh thiết và hình ảnh chẩn đoán (X quang, CT, MRI, PET/CT,…)

Hình 1.1 Các phương pháp chẩn đoán hình ảnh ung thư phổi

Hệ thống xác định giai đoạn cho NSCLC hiện nay được dùng rộng rãi do Pierre Denoix đề nghị giữa năm 1943 và 1952 Đó là hệ thống TNM (tumour – node – metastasis) được sự cho phép sử dụng của Hiệp hội phòng chống ung thư quốc tế (Union Internationale Contre le Cancer – UICC) và Ủy ban Hoa kỳ về ung thư (American Joint Commission on Cancer – AJCC) Trong đó T biểu thị kích thước và

sự xâm lấn u nguyên phát được đánh giá từ T0 đến T4; N đánh giá sự có mặt của xâm nhập hạch bạch huyết (thường là hạch tại trung thất, rốn phổi và thượng đòn) được đánh giá từ N0 đến N3; M xác định có (M1) hay không có di căn xa (M0), thông thường vị trí di căn là não, xương, tuyến thượng thận, gan và phổi còn lại

Dựa trên việc kết hợp các đánh giá TNM (Phụ lục 1), NSCLC có thể được chia thành các giai đoạn chính sau:

Bảng 1.1 Các giai đoạn chính của NSCLC [5]

Giai đoạn IB T2 N0 M0

T3

N1 N0

M0 M0

Giai đoạn IIIA T1 – 3

T3

N2 N1

M0 M0

Giai đoạn IIIB T bất kỳ

T4

N3

N bất kỳ

M0 M0

Đối với SCLC, do mức độ di căn nhanh của nó nên ta không dùng hệ thống TNM

để xác định giai đoạn Thay vào đó, bác sĩ mô tả SCLC thành hai giai đoạn chính:

- Giai đoạn khu trú: ung thư được tìm thấy chỉ trên một bên ngực

- Giai đoạn lan rộng: ung thư được tìm thấy trong phổi và trong các mô phía bên kia ngực hoặc trong các cơ quan ở xa như não hoặc trong dịch màng phổi

Sau khi đánh giá TNM và xác định được giai đoạn lâm sàng của ung thư phổi, bác sĩ sẽ quyết định phương pháp điều trị phù hợp cho bệnh nhân Bên cạnh việc dựa vào đánh giá giai đoạn TNM, lựa chọn phương pháp điều trị còn phụ thuộc vào tuổi tác, thể trạng bệnh nhân và những bệnh khác bệnh nhân mắc phải

1.2 Vai trò của xạ trị đối với ung thư phổi

Xạ trị (Radiotherapy) là kỹ thuật sử dụng bức xạ ion hoá có năng lượng cao như tia X, tia gamma, electron… để điều trị hoặc ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư Phương pháp này đã có trong lịch sử gần một thế kỷ, bắt đầu gần như ngay sau khi

hiện tượng phóng xạ được phát hiện

Kỹ thuật xạ trị dựa trên cơ sở thực nghiệm là các tế bào ung thư nhạy cảm với tia bức xạ hơn các tế bào khỏe mạnh Ta có thể thấy rõ điều này trên Hình 1.2, thông qua việc đánh giá xác suất kiểm soát khối u và xác suất biến chứng cho mô lành theo liều hấp thụ nhận được

Hình 1.2 Đồ thị đánh giá các xác suất [9]

Xạ trị ngoài là phương pháp phổ biến nhất trong kỹ thuật xạ trị Thông thường, ta tiến hành với chùm photon và chùm electron mang năng lượng cao được tạo ra từ máy gia tốc tuyến tính hoặc cũng có thể dùng chùm tia gamma tạo ra từ máy Cobalt – 60 Các chùm tia photon hay tia X năng lượng cao có khả năng đâm xuyên rất lớn nên được sử dụng để điều trị các khối u nằm sâu bên trong cơ thể bệnh nhân Các chùm tia electron thường có liều bề mặt cao và có quãng chạy ngắn nên thường được áp dụng cho các khối u nông gần bề mặt

Khi sử dụng phương pháp xạ trị để điều trị ung thư phổi, ta cần phải xác định rõ mục đích:

- Xạ trị dứt điểm: phương pháp điều trị chủ yếu cho NSCLC giai đoạn đầu thường là phẫu thuật cắt bỏ khối u Bác sĩ có thể cắt bỏ một đoạn phổi, thùy phổi hoặc toàn bộ một bên phổi tùy thuộc vào vị trí và phạm vi xâm lấn của khối u Tuy nhiên trong trường hợp phổi còn lại của bệnh nhân không đủ chức năng thay thế cho bên phổi phẫu thuật hoặc khối u nằm tại vị trí không thể cắt bỏ hoàn toàn được, ta có thể tiến hành xạ trị như một phương pháp thay thế Xạ trị dứt điểm nhằm loại trừ tất cả các tế bào ung thư phổi tại u nguyên phát, tại các tổ chức xung quanh mà khối u lan tới và

Xác suất kiểm soát khối u Xác suất biến chứng mô lành

những hạch tại vùng (thường là hạch trung thất và hạch rốn phổi) có thể bị xâm lấn Điều trị dứt điểm thường dùng liều cao, có thể gây ra một số biến chứng phụ, thời gian kéo dài với sự chấp nhận của bệnh nhân (liều chỉ định thường là 60 Gy tới 70 Gy tới khối u).

- Xạ trị giảm đau: ung thư giai đoạn cuối (IV), đã di căn thường không thể điều trị triệt để được Do đó mục tiêu của xạ trị trong trường hợp này là làm nhỏ khối u đến mức có thể nhằm giảm triệu chứng và cải thiện chất lượng sống cho bệnh nhân Xạ trị giảm đau thường dùng với liều thấp và thời gian ngắn đủ để làm nhỏ khối u và ít gây tác dụng phụ do liều cao Xạ trị thông thường được dùng để giảm đau cho các triệu chứng

ho ra máu, tắc nghẽn phế quản và đau do di căn

- Xạ trị hỗ trợ: xạ trị kết hợp với phẫu thuật thường được áp dụng trong nhiều trường hợp khi ung thư đã phát triển tương đối lớn hoặc có nguy cơ tái phát cao sau phẫu thuật Có thể xạ trị trước nhằm giảm bớt thể tích khối u để dễ mổ (xạ trị tiền phẫu), hạn chế di căn trong lúc mổ Có khi xạ trị sau khi mổ nhằm diệt nốt những tế bào ung thư nhỏ còn sót lại (xạ trị hậu phẫu) Có khi xạ trị cả trước và sau khi mổ, kết hợp với hóa trị để tăng khả năng diệt tế bào ung thư tại khu vực mà hóa trị không thể diệt hết được

1.3 Giới hạn liều cho các cơ quan nhạy cảm trong xạ trị ung thư phổi

Các tia bức xạ sử dụng trong xạ trị không chỉ ảnh hưởng tới tế bào ung thư mà còn ảnh hưởng cả tế bào lành và các cơ quan nhạy cảm với bức xạ Việc tiêu diệt tế bào ung thư luôn đi kèm với nguy cơ làm nguy hại tới tế bào lành và gây nên các tác dụng phụ không mong muốn cho bệnh nhân Do đó cần có sự cân bằng giữa việc đảm bảo để

tế bào ung thư nhận đủ liều tiêu diệt và liều cho các cơ quan không vượt quá giới hạn cho phép Hai cơ quan đặc biệt cần quan tâm trong xạ trị ung thư phổi là tủy sống và phổi với các đánh giá giới hạn theo công bố của Emami và các cộng sự năm 1991 [5]

cụ thể:

- Tủy sống rất nhạy cảm với bức xạ, chỉ cần vượt quá ngưỡng liều tại bất kỳ vị trí nào trên tủy sống cũng có thể làm tổn thương toàn bộ chức năng Biến chứng từ việc chiếu xạ quá liều cho tủy thường rất nguy hiểm, có thể gây liệt toàn thân nên việc điều trị liên quan đến tủy cần phải hết sức thận trọng Liều nhận được cho bất kỳ vị trí nào của tủy không được vượt quá 45 Gy

- Đối với phổi, ta đánh giá liều nhận được trên thể tích phổi còn lại sau khi đã trừ đi thể tích khối u xâm lấn Phổi trái và phổi phải có thể được đánh giá một cách độc lập Trong trường hợp một bên phổi bị xâm lấn, việc giảm liều tối đa cho phổi còn lại

là rất quan trọng Giới hạn liều cho phổi là 30% thể tích phổi còn lại không nhận quá

20 Gy Tuy nhiên tiêu chuẩn đánh giá này dùng cho bệnh nhân cho tiên lượng tốt và có khả năng được điều trị dứt điểm

Ngoài ra, ta có thể sử dụng các bảng đánh giá giới hạn liều TD5/5 và TD50/5 tương ứng là liều nhận được cho xác suất 5% và 50% biến chứng muộn sau 5 năm điều trị (Phụ lục 2)

1.4 Tính toán liều và xác định thời gian xạ trị [7]

Mục tiêu của xạ trị là cung cấp một liều bức xạ thích hợp và đồng đều cho khối u, đồng thời giảm liều hấp thụ tối thiểu cho những cơ quan lành xung quanh Do đó, ta cần biết được sự phân bố liều cho vùng được chiếu xạ Hệ thống máy tính với phần mềm lập kế hoạch được sử dụng để tính toán sự phân bố liều trong vùng được lựa chọn điều trị Các thông số vật lý cơ bản được sử dụng bao gồm:

 Phần trăm liều theo độ sâu (Percentage Depth Dose – PDD) là liều hấp thụ tại một điểm nằm tại độ sâu nào đó được biểu thị bằng phần trăm so với liều hấp thụ tại một điểm tham khảo nằm trên trục chính của chùm tia Điểm tham khảo (100% liều) thường được chọn tại độ sâu liều cực đại:

PDD = Liều hấp thụ tại một điểm

Liều hấp thụ tại độ sâu liều cực đại × 100%

 Tỷ số mô không khí (Tissue - Air Ratio – TAR) là tỷ số giữa liều lượng tại một điểm xác định trong mô hoặc phantom so với liều lượng tại cùng điểm đó trong không khí:

TAR = Liều tại môi trường

Liều trong không khí

 Tỷ số mô – phantom (Tissue - Phantom Ratio – TPR): đối với các chùm tia X

có năng lượng cao được tạo ra bởi máy gia tốc tuyến tính, việc đo đạc tính toán TAR

gặp nhiều khó khăn Do đó, TAR sẽ được thay thế bằng tỷ số mô – phantom (TPR)

TPR được định nghĩa là tỷ số giữa liều lượng tại một điểm xác định trong mô hoặc phantom so với liều lượng tại cùng điểm đó tại độ sâu tham khảo, thường là 5 cm:

TPR = Liều tại môi trường

Liều tại độ sâu tham khảo

 Tỷ số lệch trục (Off - Central Ratio – OCR) được định nghĩa là tỷ số giữa liều tại một điểm ngoài trục trung tâm so với liều tại điểm nằm trên trục trung tâm trường chiếu ở cùng một độ sâu:

OCR = PDD tại vị trí lệch trục

PDD tại trục trung tâm Ngoài ra các hệ số tán xạ collimator (SC), hệ số tán xạ phantom (SP), hệ số hiệu chỉnh sự suy giảm theo quy luật nghịch đảo bình phương khoảng cách (Inverse Square factor – ISF), hệ số hiệu chỉnh sự suy giảm qua nêm và khay đựng (Wedge Factor –

WF, Tray Factor – TF) được sử dụng để tính toán liều và thời gian xạ trị cần thiết Trong phần lớn các trường hợp, tính toán liều bao gồm việc xác định thời gian điều trị hay số đơn vị MU (Monitor Unit – MU) cần thiết Hầu hết các máy gia tốc xạ trị ngày nay được chuẩn hóa liều lượng sao cho 1 MU tương đương với 1 cGy tại điểm

có liều phần trăm cực đại và đo trong môi trường nước, SSD = 100 cm, kích thước trường chiếu 10 × 10 cm2 (điều kiện chuẩn) [3] Thông số đầu ra cGy/MU được chuẩn hóa ban đầu cho mỗi máy gia tốc Trường chiếu 10 × 10 cm2 thường được xem như

trường chuẩn, đối với những trường chiếu vuông khác, ta sử dụng bảng các hệ số diện

tích, là tỷ số giữa suất liều cho trường chiếu bất kỳ so với trường chiếu chuẩn Đối với những trường chiếu chữ nhật, ta sử dụng bảng trường chiếu vuông tương đương để thay thế

Hai kỹ thuật thông dụng nhất trong điều trị bằng xạ trị ngoài là kỹ thuật khoảng cách nguồn – bề mặt (SSD) và kỹ thuật khoảng cách nguồn – trục (SAD)

- Kỹ thuật SSD yêu cầu dịch chuyển bệnh nhân trong quá trình điều trị nhằm điều chỉnh sao cho SSD không đổi ứng với mỗi trường chiếu Liều cấp cho khối u thường được chuẩn hóa 100% tại vị trí độ sâu liều cực đại PDD được sử dụng trong tính toán liều do sự phụ thuộc của PDD vào SSD Liều cấp cho khối u thường được chuẩn hóa 100% tại vị trí độ sâu liều cực đại Số đơn vị MU cho mỗi trường chiếu trong phương pháp SSD được xác định bởi công thức:

MU = 1 cGy/MU × PDD × Sc × Sp × OCR × ISF × TF × WFLiều chỉ định cho mỗi trường chiếu

- Trong kỹ thuật SAD, trục quay của gantry máy gia tốc được đặt tại thể tích bia, gantry máy có thể quay bất kỳ góc nào trong khi đó thể tích bia được giữ cố định giới hạn bởi biên của trường chiếu Khác với kỹ thuật SSD sử dụng PDD để tính toán liều, các thông số TAR và TPR được sử dụng để tính toán liều cho kỹ thuật này Việc sử dụng kỹ thuật SSD tỏ ra tối ưu khi sử dụng một trường chiếu (trường chiếu đơn) Các trường chiếu đơn thông thường không được dùng để điều trị cho những khối u nằm sâu trong cơ thể Do đó đối với xạ trị ung thư phổi, phần lớn ta sử dụng kỹ thuật SAD với hai trường chiếu trở lên Số đơn vị MU cho mỗi trường chiếu trong phương pháp SAD được xác định bởi công thức:

1 cGy/MU × TPR × Sc × Sp × OCR × ISF × TF × WFvới PDD, TPR, SC, SP, OCR, ISF, TF và WF là các thông số đã được nêu trên

Liều chỉ định cho mỗi trường chiếu phụ thuộc vào trọng số của trường chiếu đó, giả sử nếu sử dụng hai trường chiếu có tỉ lệ trọng số là 100:50 và liều chỉ định của bác

sĩ là 300 cGy mỗi phân liều thì trường thứ nhất sẽ cung cấp 200 cGy và trường thứ hai cung cấp 100 cGy

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI

Ở chương trước, khóa luận đã trình bày tổng quan về ung thư phổi, ứng dụng của

xạ trị trong việc điều trị ung thư phổi và cơ sở tính liều cơ bản Chương này sẽ đề cập đến quy trình xạ trị ung thư phổi cho bệnh nhân tại bệnh viện Nhân dân 115, bao gồm các bước:

- Tư vấn cho bệnh nhân có chỉ định xạ trị

2.1 Tư vấn cho bệnh nhân có chỉ định xạ trị

Bệnh nhân với các các triệu chứng tức ngực, ho, khó thở… sẽ được thực hiện các khâu chẩn đoán hình ảnh, xét nghiệm sinh hóa và những thông tin về mô bệnh học nhằm phát hiện và xác định giai đoạn cũng như mức độ xâm lấn của khối u nếu có Bác

sĩ sẽ cho chỉ định xạ trị ngoài và tư vấn cho bệnh nhân cùng người nhà bệnh nhân về chỉ định xạ trị này Các thông tin về chỉ định xạ trị bao gồm:

- Giai đoạn bệnh

- Sức khỏe của bệnh nhân

- Mục đích điều trị dứt điểm hay điều trị giảm đau

- Phác đồ điều trị

2.2 Chụp CT mô phỏng

Mô phỏng là giai đoạn đầu tiên của quy trình xạ trị, nhằm xác định tư thế bệnh nhân trong quá trình xạ trị đồng thời thu nhập dữ liệu bệnh nhân để thực hiện lập kế hoạch xạ trị Phương pháp mô phỏng được sử dụng thông thường là chụp cắt lớp CT

mô phỏng Mô phỏng được thực hiện trên một máy CT có độ phân giải cao, hình ảnh cấu trúc giải phẫu rõ nét kết hợp với hệ thống laser định vị (Alignment laser) có nhiệm

vụ xác định các vị trí đánh dấu trên da bệnh nhân; cuối cùng là phần mềm điều khiển chụp CT và điều khiển hệ thống laser

Tư thế bệnh nhân trong quá trình điều trị được xác định trước khi chụp mô phỏng Đầu tiên, kỹ thuật viên phải cố định bệnh nhân ở tư thế thích hợp, thoải mái Các trường chiếu từ hai phía bên vào ngực có thể đi xuyên qua tay nên tay bệnh nhân được đặt lên trên đầu, đồng thời việc này còn giúp không bị giới hạn trong việc chọn lựa góc chùm tia xạ Bệnh nhân được đặt nằm trên giá đỡ định vị tư thế (lung board), là một

tấm nghiêng bằng gỗ hoặc nhựa có tác dụng nâng bệnh nhân nhằm tránh trường hợp

trường chiếu từ hai bên xuyên qua thành bàn

Hình 2.1 Dụng cụ cố định tư thế bệnh nhân trong xạ trị ung thư phổi

Điều quan trọng tư thế của bệnh nhân phải ổn định và có thể tái tạo lại được khi bệnh nhân được xạ trong phòng máy gia tốc Nếu tư thế bệnh nhân không được duy trì

và lặp lại từ ngày này qua ngày khác trong suốt quá trình điều trị sẽ gây ra kết quả hoặc liều lượng thiếu đồng đều trên toàn bộ thể tích u, hoặc tia xạ ảnh hưởng trên cả vùng không cần điều trị

Để có thể tái tạo được tư thế bệnh nhân từ mô phỏng trên máy CT tới xạ trị thực

tế trên máy gia tốc, ta phải thiết lập một hệ trục tọa độ không gian Các tia laser của hệ

thống laser định vị sẽ chiếu các đường thẳng tạo thành ba mặt phẳng: mặt phẳng đứng ngang (coronal plane), mặt phẳng đứng dọc (sagittal plane) và mặt phẳng ngang (transverse plane) giao nhau tại điểm đồng tâm (isocenter) (Hình 2.2a) Điểm này được chọn là tọa độ (0,0,0) Ba trục tọa độ trong hệ tọa độ được xem như ba đường chuẩn để xác định hướng và tọa độ của các điểm Hướng của các trục tọa độ là: từ trái sang phải (trục x), từ đầu xuống chân (trục y) và từ trước ra sau (trục z)

Hình 2.2 Các mặt phẳng tạo bởi hệ thống laser (a) và hệ tọa độ CT mô phỏng (b)

Vì các tia laser đã định vị điểm đồng tâm nên ta chỉ cần đánh dấu ba giao điểm của chúng trên bề mặt da bằng cách dán các miếng chì nhỏ Những miếng chì này sẽ được dùng để xác định hệ tọa độ trong thiết kế trường chiếu đồng thời giúp tái tạo lại

tư thế bệnh nhân trong quá trình xạ trị tại phòng máy gia tốc Dữ liệu hình ảnh CT sau

đó được gửi về hệ thống lập kế hoạch để thực hiện việc thiết kế trường chiếu và tính toán phân bố liều điều trị cho bệnh nhân

Hình 2.3 Bệnh nhân được cố định trong chụp CT mô phỏng

Hình 2.4 Giao diện phần mềm điều khiển chụp CT mô phỏng

2.3 Xác định thể tích bia

Sau khi có được bộ dữ liệu hình ảnh các lát cắt CT vùng ngực của bệnh nhân từ

việc chụp CT mô phỏng, dựa vào đậm độ của mô trên ảnh CT bác sĩ sẽ tiến hành vẽ

đường giới hạn (contour) xác định thể tích cần xạ và các cơ quan cần bảo vệ (phổi, tủy sống…) bằng cách vẽ phác thảo chúng thành các cơ quan riêng biệt, phân loại bằng màu khác nhau trên ảnh CT Các thể tích này được vẽ theo từng lát cắt dựa trên bộ dữ liệu CT Đường viền bao quanh bên ngoài cơ thể (external contour) thường được xác định tự động Với bộ dữ liệu CT đã được xác định thể tích, ta có thể xây dựng được

một mô hình 3D chi tiết của bệnh nhân, cung cấp các thông tin về giải phẫu học, vị trí, kích thước, độ xâm lấn của khối u và các cơ quan lành cần bảo vệ (Hình 2.5)

và các hạch di căn GTV được xác định thông qua chuẩn đoán hình ảnh (X – Quang,

CT, MRI, PET/CT, ), kết quả phân tích giải phẫu hoặc do thăm khám trên lâm sàng trực tiếp

- Thể tích bia lâm sàng (Clinical target volume – CTV): là thể tích mô bao gồm GTV và những vùng tổn thương ác tính khó phát hiện bằng lâm sàng nhưng cần phải loại bỏ nhằm tiêu diệt khối u triệt để [10] CTV thường là các thương tổn rất nhỏ bao quanh GTV hoặc các hạch dương tính xung quanh Việc xác định thể tích CTV sẽ khó khăn hơn so với GTV và thể tích các cơ quan cần bảo vệ Vì CTV bao gồm cả những vùng lan rộng vi thể của tế bào u và tế bào lành mà những công nghệ chẩn đoán hình ảnh hiện tại không trực tiếp phát hiện được Do đó, GTV và CTV phải do bác sĩ trực

tiếp xác định dựa vào kinh nghiệm lâm sàng và các phim chụp CT cùng những thông tin về mô bệnh học liên quan đến khối u

- Các cơ quan cần bảo vệ (Organ at risk – OAR): là cơ quan lành nhạy cảm với bức xạ, nằm liền kề khối u và có thể nằm trong thể tích điều trị, có thể bị phá hủy chức năng nếu vượt quá liều giới hạn cho phép đối với cơ quan đó [10] Đối với vùng ngực, hai cơ quan cần được đặc biệt lưu ý là tủy sống và phần phổi còn lại của bệnh nhân

Hình 2.6 Các thể tích được xác định đối với ung thư phổi

Ngoài ra, trong quá trình lập kế hoạch ta có thể xác định thể tích bia lập kế hoạch (Planning target volume – PTV) PTV là một khái niệm hình học, được xác định để lựa chọn sự phân bố chùm tia sao cho phù hợp, trong đó cần tính đến những thay đổi hình học có thể xảy ra nhằm bảo đảm liều lượng đã chỉ định phân bố tối ưu bên trong CTV

[10] Những thay đổi hình học có thể do:

- Sự di chuyển của CTV do chuyển động của cơ thể bệnh nhân khi hít thở hoặc

cử động

- Những sai lệch về vị trí của bệnh nhân giữa quá trình mô phỏng và xạ trị, hoặc giữa các ngày điều trị khác nhau trong quá trình xạ trị

liều mà các cơ quan cần bảo vệ nhận được không vượt quá giới hạn liều đã quy định

Những công việc chủ yếu trong quá trình lập kế hoạch xạ trị gồm:

- Thiết kế trường chiếu: xác định tâm khối u, xác định số lượng chùm tia, góc vào và năng lượng chùm tia, che chắn chì, sử dụng dụng cụ hỗ trợ…

- Tính liều

- Khảo sát sự phân bố liều

- Đánh giá kế hoạch xạ trị

2.5 Tái tạo tư thế xạ trị

Sau khi bác sĩ đánh giá lại kế hoạch xạ trị của kĩ sư vật lý, nếu kế hoạch phù hợp

và được chấp nhận, các dữ liệu trên phần mềm lập kế hoạch sẽ được chuyển tới phòng điều khiển máy gia tốc và kĩ thuật viên bắt đầu tiến hành xạ trị cho bệnh nhân

Bệnh nhân được đưa đến phòng máy gia tốc và được đặt nằm trên bàn của máy gia tốc Kỹ thuật viên sẽ tái tạo lại tư thế và vị trí bệnh nhân hoàn toàn giống với tư thế khi tiến hành chụp mô phỏng, bằng cách sử dụng cùng dụng cụ cố định (lung board) và các điểm chì dán người bệnh nhân Từ vị trí này, kỹ thuật viên sẽ điều chỉnh lại vị trí điểm đồng tâm xạ (tâm khối u) đã được xác định trong khi lập kế hoạch bằng cách dịch chuyển bàn qua trái phải, tới lui, lên xuống sao cho điểm đồng tâm xạ này trùng với tâm tạo bởi hệ thống laser trong phòng máy gia tốc Sau khi đánh dấu lại vị trí điểm đồng tâm xạ này, bệnh nhân sẽ được chụp port film nhằm kiểm tra độ chính xác trước khi tiến hành xạ trị

Hình 2.7 Bệnh nhân chuẩn bị được xạ trị trong phòng máy gia tốc

2.6 Tiến hành xạ trị

Máy gia tốc tuyến tính được sử dụng để phát ra bức xạ điều trị cho bệnh nhân Mọi thông số trong điều trị đều hoàn toàn giống với kế hoạch đã đưa ra Hiện tại, bệnh viện Nhân dân 115 sử dụng hai máy gia tốc tuyến tính Primus của hãng Siemen để phục vụ cho việc điều trị Máy thứ nhất phát photon với hai mức năng lượng 6 MV và

15 MV, máy thứ hai chỉ phát photon với một mức năng lượng 6 MV Ngoài ra, cả hai máy đều có các mức năng lượng 5 MeV, 7 MeV, 8 MeV, 10 MeV và 12 MeV cho chùm tia electron, được dùng để điều trị những khối u nằm trên da hoặc ở vị trí rất nông gần bề mặt da

CHƯƠNG 3

KỸ THUẬT THIẾT KẾ TRƯỜNG CHIẾU TRONG LẬP KẾ

HOẠCH XẠ TRỊ UNG THƯ PHỔI

3.1 Kỹ thuật thiết kế trường chiếu

Sau khi bác sĩ xác định thể tích bia trên bộ hình ảnh CT vùng ngực và chỉ định liều xạ cho bệnh nhân, kỹ sư vật lý sẽ tiến hành thiết kế trường chiếu cho kế hoạch xạ trị Mục đích chính của việc thiết kế trường chiếu là tạo ra một bộ các chùm tia bức xạ thích hợp bao gồm các thông tin: số trường chiếu, loại bức xạ (photon, electron), năng lượng chùm tia, góc chiếu của chùm tia, kích thước trường chiếu, cũng như xác định vùng mô lành, cơ quan nhạy cảm nằm trong trường chiếu của chùm tia từ đó thiết kế khối chì để che chắn nhằm giữ cho các cơ quan cần bảo vệ chịu liều trong giới hạn quy định Việc chiếu bằng nhiều chùm tia là kỹ thuật phổ biến hiện nay Bằng việc thiết kế các chùm tia sao cho thể tích bia được giới hạn cố định bởi biên của trường chiếu kết hợp che chắn chì theo hình dạng thể tích bia, các mô lành xung quanh khối u chịu liều hấp thụ nhỏ hơn nhiều so với thể tích bia (Kỹ thuật phù hợp mô đích 3D – CRT)

Hình 3.1 Kỹ thuật xạ trị ngoài với số chùm tia khác nhau

Liều chỉ định tổng cộng được chia thành các phân liều nhỏ (fractions – frs), thông thường mỗi phân liều là 1,8 Gy; 2 Gy; 2,5 Gy hoặc 3 Gy tùy theo giai đoạn bệnh và thể trạng bệnh nhân Quá trình điều trị kéo dài từ 4 đến 7 tuần đối với điều trị dứt điểm và

Một chùm tia Hai chùm tia Bốn chùm tia

khoảng 1 đến 2 tuần nếu điều trị giảm đau, mỗi tuần xạ 5 ngày Do các tế bào lành và

tế bào ung thư có độ nhạy bức xạ khác nhau, việc phân liều này sẽ giúp tăng ảnh hưởng của bức xạ lên tế bào ung thư trong khi đó các mô lành bị tổn thương có đủ thời gian

để hồi phục, qua đó làm giảm tác dụng phụ do bức xạ gây ra Đối với điều trị ung thư phổi, liều chỉ định và phân liều thông thường là 50 Gy /25 frs, 45 Gy /25 frs, 40 Gy /20 frs, 40 Gy /16 frs, 39 Gy /13 frs hoặc 30 Gy /10 frs

Việc lập kế hoạch được thực hiện trên hệ thống phần mềm lập kế hoạch Prowess Panther phiên bản 5.01, cho phép người lập kế thiết kế trường chiếu và phân bố liều thích hợp

3.1.1 Chọn lựa số trường chiếu và góc chiếu

Số lượng trường chiếu được chọn lựa phụ thuộc vào độ lớn, vị trí khối u (khối u nằm sâu trong cơ thể hay nằm gần bề mặt da, xung quanh khối u có cơ quan nhạy cảm hay không…), đồng thời số trường chiếu còn được quyết định dựa vào mục tiêu xạ trị (dứt điểm hay giảm đau) và liều chỉ định của bác sĩ Số trường chiếu trong xạ trị ung thư phổi có thể là một, hai, ba hoặc bốn trường chiếu Tuy nhiên, thiết kế trường chiếu với hai hoặc ba trường chiếu là chọn lựa tối ưu nhất đối với các ca ung thư phổi thông thường

Góc chiếu của chùm tia được chọn bằng cách quay gantry (đầu máy) của máy gia tốc các góc khác nhau nhằm tạo ra trường chiếu sao cho độ rộng chùm tia chiếu vào khối u có diện tích nhỏ nhất, do đó mô lành sẽ chịu tổn thương ít nhất Ngoài ra, đối với một số trường hợp cần thiết ta có thể cho quay cả collimator hoặc bàn bệnh nhân nhằm tạo ra các trường chiếu thích hợp Việc kiểm tra góc quay của gantry có thể được

hỗ trợ bởi chức năng “Room eye view” trong phần mềm lập kế hoạch, có tác dụng mô phỏng lại hình ảnh 3D của máy khi tiến hành xạ trị thực tế