Quy trình xạ trị ung thư bằng máy gia tốc tuyến tính

chắn chì, sự phân bố đẳng liều, giản đồ liều khối dose-volume histogram: DVH, các ảnh chiếu của chùm tia Beam eye’s view: BEV và ảnh X-quang tái thiết số hóa digitally reconstructed radi

-

Thông qua Khoá Luận Tốt Nghiệp này, với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất Em xin gởi đến:

Quý Thầy Cô giai đoạn Đại Cương

Quý Thầy Cô Khoa Vật Lý-Bộ môn Vật Lý Hạt Nhân đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức khoa học rất bổ ích

Em chân thành cám ơn Thầy Võ Kim Điền, người đã giúp em lựa chọn đề tài này Cũng là người trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ em hoàn thành Khóa Luận này và cho phép em sử dụng dữ liệu bệnh nhân tại Bệnh Viện FV

Và sau cùng, em chân thành cảm ơn Thầy Châu Văn Tạo đã nhiệt tình đọc

và góp ý, góp phần làm cho Khóa Luận của em hoàn chỉnh hơn

Qua đây em cũng xin cảm ơn Gia Đình và bè bạn đã động viên tinh thần, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện Khoá Luận và học tập ở trường

Sinh viên thực hiện Khoá Luận Nguyễn Viết Thể



việc chẩn đoán bệnh trở nên dễ dàng hơn Thêm một bước nữa, tia X năng lượng cao sẽ

có thể hủy diệt tế bào, đặc biệt là tế bào ung thư Dựa vào đặc điểm này, liệu pháp xạ trị đã ra đời

Xạ trị là một vũ khí đắc lực trong việc điều trị bệnh nhân ung thư hiện nay Xạ trị được sử dụng để tiêu diệt toàn bộ khối bướu trong trường hợp điều trị triệt để; hoặc

có thể chỉ đơn giản là làm giảm đau cho bệnh nhân trong trường hợp điều trị triệu chứng Để việc xạ trị chính xác và hữu hiệu, các bác sĩ ung bướu và các kỹ thuật viên phải phối hợp để thiết lập nên một kế hoạch xạ trị tối ưu Quá trình xạ trị bao gồm mô phỏng bệnh nhân, khảo sát liều và tiến hành xạ trị trên máy gia tốc Với mong muốn làm việc trong lĩnh vực xạ trị với vai trò là một kỹ sư vật lý, em đã chọn đề tài này để thực hiện khóa luận Tốt Nghiệp của mình Nội dung quy trình xạ trị mà tôi mô tả trong khóa luận sẽ dựa phần lớn vào quy trình xạ trị thực tế tại Khoa Ung Bướu, Bệnh Viện

FV Khóa Luận này bao gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan quy trình xạ trị

Chương 2: Quy trình xạ trị thực tế tại Bệnh Viện FV

Chương 3: Một số ca bệnh minh họa cho quá trình xạ trị

Trong thời gian thực hiện khóa luận, tôi đã tham khảo nhiều tài liệu trong nước

và ngoài nước và quá trình xạ trị thực tế được áp dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến hiện nay Do đó, tôi hy vọng đề tài này có thể dùng làm tài liệu tham khảo hay giảng dạy cho học phần Ứng Dụng Hạt Nhân Trong Y Học

 Võ Kim Điền (Trưởng Khoa)

Vận hành viên: Sylvie Feuerle, Vũ Quốc Khánh,

Trần Thắng Châu, Dương Văn Hậu, Huỳnh Thị Huỳnh

Kĩ thuật viên tạo khuôn chì:

 Phan Văn Tài

1.1 Mô phỏng 1

1.2 Khảo sát liều xạ 7

1.2.1 Các tham số, yếu tố liên quan trong khảo sát liều 10

1.2.1.1 Đường cong đẳng liều 10

1.2.1.2 Cái lọc nêm 11

1.2.1.3 Tấm bù da 12

1.2.1.4 Ảnh X-quang tái tạo số hóa 13

1.2.1.5 Ảnh BEV 13

1.2.2 Đánh giá kế hoạch xạ trị 14

1.2.3 Tính toán số MUs 17

1.2.3.1 Lý thuyết vật lý trong kĩ thuật SSD 18

1.2.3.2 Lý thuyết vật lý trong kĩ thuật SAD 20

1.2.3.3 Ví dụ tính số Mus trong kĩ thuật SSD 29

1.2.3.4 Ví dụ tính số Mus trong kĩ thuật SAD 32

1.2.3.5 Chuẩn hóa sự phân bố liều 34

1.2.4 Kiểm tra tư thế bệnh nhân trong vị trí điều trị 35

1.3 Xạ trị trên máy gia tốc 36

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN LIỀU TRÊN BỆNH NHÂN 37

2.1 Giai đoạn mô phỏng tại Bệnh Viện FV 37

2.1.1 Hệ thống mô phỏng chụp cắt lớp tại BệnhViện FV 37

2.1.2 Định vị tư thế bệnh nhân 38

2.1.2.1 Định vị vùng đầu cổ (vòm hầu) 39

2.1.2.2 Định vị vùng ngực (vú phải) 41

2.1.2.3 Định vị vùng chậu (tuyến tiền liệt) 41

2.1.3 Thu thập dữ kiện bệnh nhân 43

2.2 Giai đoạn khảo sát liều tại Bệnh Viện FV 43

2.3 Giai đoạn xạ trị tại Bệnh Viện FV 47

2.3.1 Hệ thống xạ trị tại khoa Ung Bướu Bệnh Viện FV 47

2.3.2 Xạ trị trên máy gia tốc 48

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ CA BỆNH MINH HỌA QUY TRÌNH XẠ TRỊ 49 3.1 Quy trình xạ trị ung thư vòm hầu 49

3.1.1 Mô phỏng và thu thập dữ kiện_ung thư vòm hầu 49

3.2.3 Xạ trị trên máy gia tốc_ ung thư tuyến tiền liệt 72

3.3 Quy trình xạ trị ung thư vú 72

3.3.1 Mô phỏng và thu thập dữ kiện_ung thư vú 72

3.3.2 Khảo sát liều_ung thư vú 72

3.3.3 Xạ trị trên máy gia tốc_ung thư vú 79

3.4 Quy trình xạ trị ung thư cột sống lưng 80

3.4.2 Mô phỏng và thu thập dữ kiện_cột sống lưng 80

3.4.3 Khảo sát liều_cột sống lưng 80

3.4.4 Xạ trị trên máy gia tốc_cột sống lưng 83

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Danh mục bảng biểu

Danh mục hình vẽ

Các từ viết tắt và kí hiệu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Châu Văn Tạo (2004), “An Toàn Bức Xạ Ion Hoá”

Tiếng Anh

3 & 6)

[4] Guide book for ELEKTA Linac from ELEKTA corperation

[5] Guide book for ADAC Pinnacle software from Philips medical systems

DICOM digital imaging and communication in medicine

DRR digitally reconstructed radiograph

DVH dose volume histogram

GTV gross tumour volume

MPRs multiplanar radiographs

MU monitor unit

PDD percentage depth dose

PSF peak scatter factor

PTV planning target volume

RDF relative dose factor

ROI region of interest

SAD source to axis distance

SAR scatter-air ratio

SF scatter factor

SSD source to surface distance

TAR tissue-air ratio

máy gia tốc 21

Hình 1.7 Hình học đo lường để xác định quan hệ giữa TAR và PDD 22

Hình 1.8 Hình học xác định mối quan hệ PDD của hai SSD khác nhau và A giống nhau 24

Hình 1.9 Hình học xác định mối quan hệ giữa PDD của hai SSD và A khác nhau 25

Hình 1.10 Hình học đo lường TPR: a) đo DQ tại độ sâu z trong phatom b) đo DQref tại độ sâu zref trong phatom 27

Hình 1.11 Phân bố đẳng liều của kĩ thuật SSD (ung thư tiền liệt tuyến) 30

Hình 1.12 Phân bố đẳng liều của kĩ thuật SSD (ung thư tiền liệt tuyến) 32

Hình 1.13 Tái lập tư thế bệnh nhân và tiến hành xạ 36

Hình 2.1 Hệ thống mô phỏng chụp cắt lớp 37

Hình 2.2 Mô tả cách cố định tư thế và xác định điểm đồng tâm scanner, bệnh nhân bị ung thư vòm hầu 40

Hình 2.3 Mô tả cách cố định tư thế và xác định điểm đồng tâm scanner trong phòng mô phỏng, bệnh nhân bị ung thư vú 41

Hình 2.4 Mô tả cách cố định tư thế và xác định điểm đồng tâm scanner trong phòng mô phỏng,bệnh nhân bị ung thư tuyến tiền liệt 42

Hình 3.1 Ảnh DRRs của trường chiếu bên-phải, trường chiếu bên-trái và trường chiếu trước trong đợt xạ đầu tiên (ung thư vòm hầu) 51

Hình 3.2 Phân bố đẳng liều do hai trường chiếu bên (hình trên) và trường chiếu trước (hình dưới) tạo ra tại iso_V1 và iso_V2 (tương ứng) (ung thư vòm hầu) 52

Hình 3.3 Ảnh DRRs của trường chiếu bên-phải và trường chiếu bên-trái trong xạ trị thu nhỏ lần 1 (ung thư vòm hầu) 54

Hình 3.4 Ảnh DRRs của trường chiếu bên-phải và trường chiếu bên-trái trong xạ trị thu nhỏ lần 1(ung thư vòm hầu) 54

Hình 3.7 Sự phân bố đẳng liều tổng qua 3 đợt xạ (ung thư vòm hầu) 59

Hình 3.8 Liều xạ tại các vùng quan tâm (ung thư vòm hầu) 60

Hình 3.9 Giản đồ DVH (ung thư vòm hầu) 62

Hình 3.10 Phân bố của 4 trường chiếu xạ vào tuyến tiền liệt 64

Hình 3.11 Ảnh DRRs ứng với bộ 4 trường chiếu, theo thứ tự là trường chiếu trước, trường chiếu sau, trường chiếu bên-phải và trường chiếu bên-trái (ung thư tiền liệt tuyến) 65

Hình 3.12 Ảnh DRRs ứng với bộ 4 trường chiếu, theo thứ tự là trường chiếu trước, trường chiếu sau, trường chiếu bên-phải và trường chiếu bên-trái (ung thư tiền liệt tuyến) 66

Hình 3.13 Phân bố 5 trường chiếu trong đợt xạ trị thu nhỏ (ung thư tiền liệt tuyến 67

Hình 3.14 Ảnh DRRs ứng với bộ 5 trường chiếu (OPD, OAD, OAG, OPG và POST) trong đợt xạ trị thu nhỏ (ung thư tiền liệt tuyến) 68

Hình 3.15 Các ảnh MPRs, các đường cong đẳng liều cho biết liều phân phát vào các vùng khác nhau trong đợt xạ trị thu nhỏ (ung thư tiền liệt tuyến) 69

Hình 3.16 Liều xạ vào các vùng quan tâm (ung thư tiền liệt tuyến) 70

Hình 3.17 Giản đồ DVH (ung thư tiền liệt tuyến) 71

Hình 3.18 Hai trường chiếu chếch vào vú trái và hai ảnh DRRs tương ứng (ung thư vú) 75 Hình 3.19 Phân bố liều xạ do hai trường chiếu chếch tạo ra 75

Hình 3.20 Hai trường chiếu trước (photon và electron) vào hạch và hai ảnh DRRs tương ứng (ung thư vú) 76

Hình 3.21 Phân bố liều xạ do hai trường chiếu trước tạo ra 76

Hình 3.22 Trường chiếu trước vào hạch nách và ảnh DRR tương ứng (ung thư vú) 77

Hình 3.23 Phân bố đẳng liều do trường chiếu trước (vào hạch nách) tạo ra 78

liều cực đại (ung thư cốt sống lưng) 81 Hình 3.28 Liều xạ vào vùng quan tâm (ung thư cột sống lưng) 82

Hình 3.29 Giản đồ DVH (ung thư cột sống lưng) 82

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN QUY TRÌNH XẠ TRỊ

Xạ trị là một lĩnh vực ứng dụng Vật Lý Bức Xạ và Vật Lý liều lượng vào y học

và có thể nói đây là một lĩnh vực không thể thiếu trong nền y học hiện đại Trong lĩnh vực này đòi hỏi các bác sĩ, các kĩ sư vật lý và các vận hành viên xạ trị phải được đào tạo vững vàng về cả lý thuyết lẫn thực tế Trước đây,

để tiến hành một quy trình xạ trị thì phải mất khoảng 2 giờ 30 phút, nhưng ngày nay với sự phát triển mô phỏng 3D về cơ thể học bệnh nhân việc tiến hành một ca xạ trị rút ngắn còn khoảng 1 giờ 30 phút Quy trình xạ trị mà tôi xin trình bày ở đây chính là loại quy trình xạ trị sử dụng mô phỏng không gian ba chiều

Quy trình xạ trị dựa trên mô phỏng không gian ba chiều gồm 3 giai đoạn: mô

phỏng, khảo sát liều và xạ trị

1.1 MÔ PHỎNG

Mô phỏng là giai đoạn đầu tiên của quá trình xạ trị Đây là bước chuẩn bị rất quan trọng và ảnh hưởng đến tính chính xác của toàn bộ quá trình xạ trị Phương pháp mô phỏng hiện đại nhất trên thế giới hiện nay là chụp cắt lớp mô phỏng Đó cũng là phương pháp mô phỏng được sử dụng tại Bệnh Viện FV

Trong giai đoạn mô phỏng, chúng ta cần phải đạt được 3 mục đích chính:

 Xác định tư thế điều trị thích hợp

 Thu thập dữ kiện của bệnh nhân

 Xác định điểm đồng tâm chuẩn (isoscan)

Đối với mô phỏng không gian hai chiều (2D), một máy mô phỏng có cấu trúc

hoàn toàn giống máy gia tốc, chỉ khác là đầu phát của nó chỉ có thể phát được tia X để chụp hình X-quang Từ các ảnh X-quang quy ước này mà các bác sĩ sẽ xác định tâm và kích thước trường chiếu Không cho thêm thông tin gì khác nữa Còn đối với mô phỏng không gian ba chiều (3D), dựa vào một bộ hình ảnh các lát cắt cơ thể bệnh nhân, ngoài việc nhận được thông tin về tâm, kích thước trường, thì còn cho thêm thông tin về che

chắn chì, sự phân bố đẳng liều, giản đồ liều khối (dose-volume histogram: DVH), các ảnh chiếu của chùm tia (Beam eye’s view: BEV) và ảnh X-quang tái thiết số hóa (digitally reconstructed radiograph: DRR) từ các mặt phẳng bất kỳ, vv…

Mô phỏng là một phương pháp thu thập dữ kiện bệnh nhân, để thiết lập kế hoạch

xạ trị, trong đó mô hình 3D chi tiết của bệnh nhân được thiết lập từ hàng chục đến hàng trăm lát cắt CT Vì mức xám của các ảnh CT có liên hệ trực tiếp mật độ mô của bệnh nhân nên các máy tính có thể tính liều và tạo ra được các ảnh ở các mặt phẳng bất kì Các ảnh này được gọi là các ảnh DRR Mô phỏng chụp cắt lớp còn cung cấp các dữ kiện giải phẫu học của bệnh nhân, vị trí, kích thước, độ xâm lấn của tổn thương và các

cơ quan lành cần bảo vệ

Kỹ thuật viên phải cố định bệnh nhân ở tư thế thích hợp, thoải mái Và tư thế này phải được tái tạo lại một cách dễ dàng khi bệnh nhân nằm xạ trong phòng máy gia tốc

Tư thế nằm rất quan trọng, vì nếu bệnh nhân không thoải mái bệnh nhân sẽ không nằm bất động vững trong suốt quá trình mô phỏng và xạ trị Khi đó kết quả khảo sát liều sẽ

không còn chính xác nữa

Một số ví dụ cho thấy việc cố định tư thế bệnh nhn rất quan trọng Đối với cc khối bướu vng bụng v chậu, nếu bệnh nhn nằm sấp thì trọng lượng của bệnh nhn sẽ lm bụng dẹp lại, tạo ra sự dịch chuyển của ruột, cc cơ quan v thậm chí là các khối bướu Trong vùng ngực, bề mặt da luôn di chuyển so với các mô bên dưới do đó các dấu trên bề mặt

da sẽ không còn là cơ sở chính xác để xác định vị trí khối bướu từ ảnh mô phỏng Một

sự dịch chuyển nhỏ trong vùng ngực sẽ tạo ra sự thay đổi vị trí của các điểm đánh dấu

so với các khối bướu phổi nằm bên dưới Khi bệnh nhân hít thở cũng tạo ra chuyển động của da cũng như các mô nằm bên dưới (cơ hoành, phổi, …) Do đó, tư thế mà bác

sĩ ung bướu chỉ định để bệnh nhân nằm là rất quan trọng, để giảm thiểu việc sai sót trong việc xác định vị các cơ quan, hạch và bướu

Bề mặt bàn trong phòng mô phỏng phải giống bề mặt bàn trong phòng xạ trị Các cấu trúc ở sâu sẽ dịch chuyển so với cấu trúc khác khi bệnh nhân nằm trên các bề mặt

khác nhau Chẳng hạn như khi bệnh nhân nằm trên bề mặt mềm, đàn hồi thì độ cong của cột sống sẽ khác khi bệnh nhân nằm trên bề mặt phẳng cứng

Đối với các trường hợp xạ nhiều trường chiếu thì việc cố định bệnh nhân lại càng rất quan trọng Chú ý rằng các vật liệu trong dụng cụ cố định phải không làm suy giảm chùm tia, hoặc không tạo ra các tán xạ lên da bệnh nhân

Tư thế bệnh nhân trong quá trình điều trị phải được xác định trước quá trình mô phỏng Các trường chiếu từ hai phía bên vào ngực, bụng có thể đi xuyên qua tay bệnh nhân Trong trường hợp này tay phải được đặt lên trên phía đầu Dùng một trường chiếu sau vào vùng đầu cổ, phải chú ý tia thoát ra có thể đi xuyên qua mắt và miệng gây ra hậu quả vượt quá liều giới hạn trong các cơ quan này Để giảm liều trong các

mô lành, các bác sĩ thường chọn phương án đa trường chiếu

Khi vị trí của bệnh nhân đã được thiết lập thì việc tiếp theo là phải cố định tư thế này, xăm một số điểm mốc và ghi lại các tham số để các kỹ thuật viên có thể tái tạo lại

tư thế hằng ngày trong phòng xạ Ngoài ra, các vết xăm và các tham số cố định bệnh nhân sẽ rất cần thiết trong những lần xạ sau, nếu có

Sự định vị bệnh nhân được hỗ trợ bởi hệ thống laser hướng tuyến (Alignment laser) Các đèn laser sẽ được gắn vào tường và trần nhà, các tia của chúng sẽ giao nhau tại một điểm Điểm này thường là điểm đồng tâm của máy Các đường laser sẽ giúp cho việc tái tạo vị trí bệnh nhân trở nên dễ dàng

Vị trí của điểm đồng tâm chuẩn sẽ được dùng như gốc tọa độ trong hệ trục tọa độ chuẩn Vị trí của điểm đồng tâm của khối bướu (điểm đồng tâm xạ) chính là tâm của khối bướu cần xạ Bác sĩ sẽ xác định chính xác điểm đồng tâm xạ dựa vào hình ảnh các lát cắt Tọa độ của hai điểm đồng tâm đều đã xác định Từ tọa độ của điểm đồng tâm chuẩn, ta có thể dịch chuyển bàn bệnh nhân (qua trái hay phải, lên cao hay xuống thấp, tới hay lùi và xoay quanh trục máy) để tâm của các trường chiếu rơi đúng vào ngay điểm đồng tâm xạ

v Định vị không gian 3 chiều:

Định vị không gian 3 chiều nghĩa là định vị bệnh nhân trong 3 mặt phẳng: mặt phẳng đứng ngang (coronal), mặt phẳng đứng dọc (sagittal), mặt phẳng ngang (axial).Hình ảnh tổng hợp của 3 mặt phẳng cho chúng ta tất cả dữ kiện về giải phẫu học bình thường cũng như các tổn thương bất thường của bệnh nhân Sự định vị 3 chiều của các cơ quan bên trong cơ thể và các khối bướu cần thiết các máy gia tốc hiện đại Hầu hết các máy xạ trị và mô phỏng ngày nay đều có thể quay một góc 3600 xung quanh một tâm điểm Để thuận lợi, tâm điểm này nên được chọn sao cho trùng với tâm của khối bướu dự định xạ (điểm đồng tâm xạ) 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 nào đó trên người bệnh nhân Điểm chuẩn có tọa độ là (0,0,0) Bất kì điểm nào khác sẽ được xác định bằng cách cộng hoặc trừ thêm một số

cm nếu điểm đó ở trên hay ở dưới, bên trái hay bên phải, một cách tương ứng Ba trục tọa độ trong hệ tọa độ được xem như 3 đường chuẩn để xác định hướng của các tọa độ của các điểm Hướng của các trục tọa độ sẽ là: từ trái sang phải, từ đầu xuống chân, từ trước ra sau

Cấu trúc thể tích cần xạ và các cơ quan quan tâm có thể được phác thảo trực tiếp

từ các ảnh CT bằng cách sử dụng các công cụ trong phần mềm mô phỏng DRRs và BEVs (đều được tạo ra từ các lát cắt và các chùm tia) và dữ kiện phác thảo (hình dáng bên ngoài 3D của bệnh nhân) sẽ được sử dụng để mô phỏng xạ trị Dựa vào DRRs, BEVs, dữ kiện phác thảo và các đường đẳng liều kỹ sư vật lý sẽ xác định được hình dạng chùm tia và vùng che chắn Tức là xem xét vùng nào nên xạ, vùng nào sẽ được che chắn mà ta sẽ có được một trường xạ hiệu dụng

Khi đã xác định được dạng hình học chùm tia thì tiếp theo là ta phải 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 của hình học và vật lý của chùm tia, chẳng hạn như phải thiết kế sao cho ảnh hưởng của vùng bóng mờ (penumbra) là bé nhất, liều xạ vào vùng cần xạ cao, trong khi liều vào các mô lành phải được hạn chế tối đa

 Các đặc điểm của mô phỏng chụp cắt lớp:

- Tạo ra một bệnh nhân ảo nhờ vào các hình ảnh tái tạo từ những lát cắt CT Vì vậy, quá trình này được gọi là quá trình mô phỏng ảo (virtual simulation) Chương trình mô phỏng sẽ xử lý và hiển thị vị trí, dạng hình học của tất cả các chùm tia Bác sĩ sử dụng các công cụ phác thảo để định nghĩa rõ ràng đâu là khối bướu, đâu là cấu trúc cần bảo

vệ Ngoài ra, chương trình này còn tạo ra các ảnh DRR’s, BEVs từ việc chiếu Outlines

và dữ kiện CT lên trên hình học chùm tia

- Tạo ra các cấu trúc 3D từ bộ dữ kiện CT

- Tạo ra các tham số xạ trị, các trường chiếu, che chắn, vv…

- Có thể chuyển các ảnh DRR’s, các tham số xạ trị và các hình học trường, che chắn trường từ phòng mô phỏng sang EPID thông qua giao thức DICOM RT

Như vậy trong mô phỏng 3D, sau khi thu thập dữ kiện bệnh nhân thì công việc tiếp theo là tiến hành mô phỏng và cuối cùng sẽ là tính liều

Hình 1.1 Sơ đồ khối của mô phỏng chụp cắt lớp và hệ thống lập kế hoạch xạ trị (TPS) Khi đã tính được các tham số điều trị cho bệnh nhân thì các tham số đặc trưng cho chùm tia, các ảnh BEVs, năng lượng chùm tia, suất liều chùm tia, số MUs, góc collimator, góc nêm (nếu có dùng) phải được chuyển đến trạm làm việc của máy gia tốc (workstation) Dữ kiện được truyền qua giao thức DICOM

Hình 1.2 Giao thức truyền dữ kiện DICOM

1.2 KHẢO SÁT LIỀU

Khảo sát liều là một công việc chính trong việc lập kế hoạch xạ Khảo sát liều dựa vào toàn bộ dữ kiện từ các lát cắt, đặc tính của máy (các mức năng lượng, các suất liều chuẩn, tính năng kỹ thuật) để mô phỏng và tính toán các thông số xạ trị Việc khảo sát liều được thực hiện trên chương trình mô phỏng và tính toán liều Sau khi tính toán xong, các thông số sẽ được chuyển tới workstation

Trong giai đoạn khảo sát liều chúng ta phải đạt được 4 mục đích chính sau:

 Xác định thể tích xạ trị

 Xác định cơ quan cần bảo vệ

 Tạo trường chiếu: tâm, DSP, DSA, che chắn chì, năng lượng, góc vào, …

 Khảo sát sự phân bố liều

Thể tích xạ trị: bác sĩ xem xét các ảnh chụp cắt lớp sẽ biết được sự khác thường

của của các mô và cơ quan Chẳng hạn như dựa vào mức xám, độ tương phản bác sĩ xạ trị sẽ biết được cấu trúc nào là bướu, cấu trúc nào là mô bình thường cũng như sự xâm lấn của bướu vào các cấu trúc lân cận Còn dựa vào độ lớn và hình dạng của từng cơ quan, bác sĩ sẽ biết được bướu có xâm lấn ra ngoài cơ quan đó hay không Như vậy, từ việc xem xét các ảnh chụp cắt lớp bác sĩ sẽ xác định thể tích xạ trị

Ta cần phân biệt các loại thể tích sau:

 Thể tích toàn bộ khối bướu (Gross target volumm-GTV): là toàn bộ bướu có thể

sờ, có thể thấy, có thể chứng minh được GTV được xác định qua chẩn đoán hình ảnh (SA, X-quang, CT, MRI,…) và kết quả phân tích giải phẫu bệnh

 Thể tích đích lâm sàng (Clinical target volumm-CTV): là thể tích GTV cộng thêm những vùng được các bác sĩ xác định là có khả năng có tổn thương Thể tích này là thể tích cần được xạ trị để nhận được mục tiêu tiêu diệt triệt để hơn CTV thường bao gồm vùng GTV, vùng bao quanh GTV và các hạch dương tính xung quanh CTV được xác định bởi bác sĩ ung bướu xạ trị Kích thước CTV thông thường là: CTV = GTV + 1 cm-mở rộng từ biên của GTV Tuy nhiên trong một số ít trường hợp CTV = GTV

 Thể tích đích hoạch định (Planning target volumm-PTV): là một khái niệm hình học Nó được nêu ra để chọn các chùm tia phù hợp đảm bảo liều được chỉ định thật sự

bị hấp thụ trong CTV PTV được liên kết với một khung chuẩn của máy gia tốc và thường được mô tả là CTV + một đường biên cố định hay thay đổi (chẳng hạn, PTV=CTV+1cm)

Hình 1.3 GTV và CTV

Cơ quan cần bảo vệ: khi xạ vào một vùng nào đó thì các cơ quan bên cạnh vùng

đó cũng bị chiếu xạ Liều quá cao vào những cơ quan này có thể làm tổn thương nếu nhẹ, hoặc có thể phá hủy chức năng của cơ quan đo nếu vượt qua liều giới hạn cho phép Do vậy, việc xác định các cơ quan nhạy bức xạ là rất quan trọng Ta đặc biệt lưu

ý tới các cơ quan quí sau:

Vùng đầu cổ: mắt và tủy sống

Vùng ngực: tủy sống và phổi

Vùng bụng: gan và thận

Vùng chậu: bàng quang, trực tràng, hai đầu xương đùi, buồng trứng, tinh hoàn

Tạo trường chiếu: tạo một bộ trường chiếu tối ưu nhằm đưa vào thể tích đích một

liều diệt bướu cao nhất và tránh xạ vào các cơ quan quí Thông tin bộ trường chiếu bao gồm: góc của chùm tia, kích thước chùm tia, tâm trường xạ, loại (electron, photon) và năng lượng chùm tia, che chắn chì, góc cái nêm, kỹ thuật được sử dụng (SAD hay SSD), sự đối xứng của chùm tia

Khảo sát liều: bác sĩ sẽ chỉ định xạ trị tổng liều, thể tích đích và phân liều trong

mỗi lần xạ Kỹ sư vật lý phải thiết kế trường chiếu sao cho thỏa mãn yêu cầu của bác

sĩ Có thể thay đổi mức năng lượng chùm tia để liều phân phát lớn tại các vị trí xác định, năng lượng chùm photon càng cao thì độ xuyên thấu càng lớn và hiệu suất chiều sâu càng lớn Khi thể tích đích nằm gần bề mặt da thì kết hợp chùm electron với chùm photon năng lượng thấp sẽ đạt liều cao gần bề mặt da Cũng có thể dời tâm trường chiếu để đường đẳng liều nhận được tốt hơn Sự hiệu quả của khảo sát liều được đánh giá thông qua đồ thị đường cong đẳng liều và giản đồ liều-khối (DVH) Dựa vào đường cong đẳng liều, ta có thể biết được 95% liều được chỉ định có bao hết vùng thể tích cần

xạ hay không và các cơ quan nhạy xạ có nằm trong các đường cong đẳng liều cao hay không Dựa vào DVH, biết được bao nhiêu phần trăm thể tích của cơ quan quan tâm (được contour) nhận được liều là bao nhiêu, rồi từ đó đánh giá được hiệu quả ứng với

bộ tham số trường chiếu này Có quyết định sử dụng hay không, nếu không thì thay đổi năng lượng chùm tia, trọng số các trường chiếu, kích thước trường chiếu, góc trường chiếu để đạt được kết quả tốt hơn

1.2.1 Các yếu tố liên quan đến khảo sát liều

1.2.1.1 Đường cong đẳng liều (isodose line_IL)

Là đường biểu diễn các điểm nhận được một liều chiếu bằng nhau Chúng biểu diễn sự phân bố liều và cho thấy tính chất của từng chùm tia hay sự kết giữa các chùm tia với sự che chắn, cái nêm, bolus khác nhau

Các đường cong đẳng liều có thể được đo trực tiếp trong nước hay có thể được tính từ hiệu suất chiều sâu (PDD) và dữ kiện profile của chùm tia Một bộ các đường cong đẳng liều ứng với các năng lượng, SSD và kích thước trường chiếu xác định được

đo ở máy gia tốc và được nạp vào hệ thống TPS-cơ sở dữ liệu của TPS

Các đường cong đẳng liều có thể được tạo ra để hiển thị liều thực sự xạ vào từng vùng thể tích quan tâm Để thuận lợi kỹ sư vật lý thường chuẩn 100% đến một điểm xác định nào đó Có hai điểm sau thường được sử dụng:

 Chuẩn hóa đến 100% tại độ sâu liều cực đại trên trục chính

 Chuẩn hóa tại điểm đồng tâm

Trong đồ thị phân bố đẳng liều, các điểm cùng nằm trên một đường cong sẽ nhận được cùng một liều xạ Cụ thể là các điểm nằm trên cùng một đường cong có màu giống nhau sẽ nhận được một liều bằng nhau

Hình 1.4 Đường cong đẳng liều (ung thư vú trái)

1.2.1.2 Cái lọc nêm (Wedge_W)

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 có tác dụng làm phẳng đường cong đẳng liều Vùng của chùm tia xạ đi qua phần dày của cái nêm sẽ bị suy giảm mạnh hơn Do

đó, khi đi qua khỏi cái nêm thì phần này của chùm tia sẽ cho liều xạ thấp nhất

Góc cái nêm là góc giữa 50% đường đẳng liều và vuông góc với trục chính của chùm tia Góc của cái nêm thường trong khoảng 10-600

Có hai trường hợp chính để sử dụng cái nêm:

 Cái nêm được sử dụng để bù cho một bề mặt dốc trên da bệnh nhân chẳng hạn như trong điều trị ung thư vùng tai-mũi-họng, cái nêm được sử dụng để bù cho phần chiều dày nhỏ dần

 Một cặp cái nêm cũng được sử dụng trong những vùng nằm tương đối gần da Hai

chùm tia được đặt hợp với nhau một góc tù (<1800)

Hệ số nêm (WF) được định nghĩa như là tỉ số của liều tại một độ sâu xác định (

zmax) trên trục chính có cái nêm trong chùm tia so với liều cũng tại độ sâu này nhưng không có cái nêm trong chùm tia Hệ số nêm phụ thuộc vào độ sâu và kích thước trường chiếu

Để bù cho sự thiếu mô tại một vùng nào đó trong vùng xạ hay một bề mặt dốc, người ta thường dùng một tấm bolus đồng dạng với da của bệnh nhân trên một mặt, còn mặt kia của tấm bolus thì vuông góc phẳng với chùm tia Kết quả là đường phân bố đẳng liều giống hệt với đường phân bố đẳng liều được tạo ra trong một phantom phẳng, tuy nhiên sự thay thế da không được bảo tồn

1.2.1.4 Ảnh X-quang tái tạo số hóa (digitally reconstructed radiograph-DRR)

Ảnh DRR được tạo ra bằng cách vẽ các đường tia xạ từ một nguồn tới một mặt phẳng film dựa trên dữ kiện CT của bệnh nhân Hệ số suy giảm dọc theo một tia xạ bất

kì cho ta một con số tương tự mật độ quang học trên một film X-quang Nếu tổng các

hệ số suy giảm ứng vơí tất cả các đường tia xạ từ một nguồn được biểu diễn lên trên những vị trí phù hợp trên mặt phẳng film sẽ cho ta ảnh X-quang tái tạo số hóa (ảnh DRR) Ảnh này dựa hoàn toàn trên tập hợp các lát cắt CT Điều thuận lợi là có thể tạo các DRRs từ các góc khác nhau qua cơ thể bệnh nhân Ảnh này được sử dụng trong việc lên kế hoạch xạ trị

Ảnh DRR: ảnh X-quang được tái thiết, số hóa và sau đó được lưu trữ trên đĩa cứng của máy tính tính liều trong phòng tính liều Ảnh này sẽ được chuyển tới buồng

điều khiển máy gia tốc Chức năng của ảnh này là: nó được xem là ảnh chuẩn để kiểm tra xem bệnh nhân có được đặt đúng vị trí trong phòng xạ hay không

1.2.1.5 Ảnh BEV’s (Beam of view)

BEVs là các hình chiếu của các trục của chùm tia xạ, các biên của trường xạ, và các cấu trúc bề mặt của bệnh nhân lên trên mặt phẳng film BEVs thường chồng lên các ảnh DRR tương ứng (Hình 1.5)

Ngoài ra còn có các ảnh:

· Ảnh PI: ảnh X-quang, có được từ việc chiếu tia X với năng lượng và MU thấp từ đầu phát của máy gia tốc qua bệnh nhân, tia X sau khi qua bệnh nhân sẽ được tấm Panel trên máy gia tốc ghi nhận Máy tính được cài chương trình I-View sẽ tái thiết lại Chức năng của ảnh này là: xác nhận lại thể tích cần xạ có trùng với trường xạ hay không từ việc so sánh với ảnh DRR

· MPRs là các ảnh được tạo từ việc format lại các lắt cắt CT theo các mặt phẳng tùy

ý trên bệnh nhân

Hình 1.5 Ảnh BEV của trường chiếu trước vào hạch nách trái (ung thư vú trái)

1.2.2 Đánh giá kế hoạch xạ trị

Sau khi các tính toán liều được thực hiện bởi kỹ sư vật lý và bác sĩ, thì bác sĩ sẽ đánh giá lại kế hoạch xạ trị này Đường phân bố liều có thể nhận được cho: một số đáng kể các điểm trong vùng thể tích xạ hoặc một lưới các điểm trên các đường bao 2 chiều hoặc một dãy 3 chiều các điểm nằm trên hình giải phẫu của bệnh nhân

Đánh giá kế hoạch xạ bao gồm việc xác nhận lại các ảnh X-quang trên các mặt phẳng khác nhau và sự phân bố liều:

 Sử dụng các ảnh DRR để đảm bảo chùm tia đã bắn vào CTV

 Sự phân bố liều được xác nhận lại để đảm bảo toàn bộ thể tích đích đã nhận được một liều theo chỉ định ban đầu của bác sĩ và các cấu trúc nhạy bức xạ xung quanh CTV vẫn trong giới hạn an toàn

Các công cụ sau thường được sử dụng để đánh giá sự phân bố liều:

 Các đường cong đẳng liều

 Các mặt phẳng trực giao và các mặt đẳng liều

 Các thống kê phân bố liều

 DVHs vi phân

 DVHs tích lũy

Đường cong đẳng liều: các đường cong đẳng liều đước sử dụng để đánh giá kế

hoạch xạ trên một mặt phẳng hay trên nhiều mặt phẳng trong bệnh nhân Đường đẳng liều bao xung quanh vùng thể tích xạ được so sánh với đường đẳng liều tại điểm đồng tâm Tỉ số này được xem là đạt kết quả tốt nếu nó có giá trị trong khoảng 95%-105% Nếu chỉ sử dụng một số nhỏ các lát cắt ngang để tính liều thì chỉ cần dùng các đường cong đẳng liều này để đánh giá là đủ

Các mặt phẳng trực giao và các mặt đẳng liều: khi sử dụng một số lượng lớn

các lát cắt ngang để tính toán liều, thì việc đánh giá kế hoạch xạ sẽ không chính xác nếu ta chỉ sử dụng các đường cong đẳng liều này Trong trường hợp này ta phải tạo ra thêm các ảnh phẳng trực giao, được tái tạo từ bộ dữ kiện cắt lớp ban đầu Sự phân bố liều trong các mặt phẳng đứng dọc và mặt phẳng đứng ngang được sử dụng trong hầu

hết các TPS ba chiều cho phép biết được sự phân bố liều đầy đủ hơn trong toàn bộ cơ thể bệnh nhân Đôi khi các mặt phẳng xiên bất kì cũng được sử dụng để tham khảo để đánh giá kế hoạch xạ

Các thống kê liều: khác với các công cụ trên, thống kê liều không cho biết thông

tin về sự phân bố liều trong khối thể tích nào đó trên các lát cắt lớp hay trên giải phẫu bệnh nhân mà nó cung cấp thông tin định lượng về liều lượng trong khối thể tích xạ hay các cấu trúc nhạy xạ Từ ma trận liều lượng trong mỗi yếu tố thể tích (voxel) trong một cơ quan, các số thống kê được tính toán Các số thống kê này bao gồm:

 Liều cực tiểu trong một vùng thể tích quan tâm

 Liều cực đại trong một vùng thể tích quan tâm

 Liều trung bình trong một vùng thể tích quan tâm

 Liều mà tại đó có 95% khối thể tích quan tâm nhận được

 Thể tích bị chiếu ít nhất 95% của giá trị liều chỉ định của bác sĩ

Hai đại lượng thống kê cuối chỉ liên quan đến thể tích vùng xạ Các thống kê liều

xạ vào một cơ quan nào đó rất hữu dụng trong việc báo cáo kết quả kế hoạch xạ

Các giản đồ liều khối (DVHs): một kế hoạch xạ trị 3D bao gồm thông tin sự

phân bố liều trên một ma trận các điểm trên giải phẫu học của bệnh nhân DVHs tóm tắt các thông tin phân bố liều 3D DVHs là công cụ rất hữu ích cho việc đánh giá định lượng kế hoạch xạ

DVHs biểu diễn sự phân bố theo tần suất các giá trị liều trong một khối thể tích quan tâm, có thể là PTV, có thể là cơ quan nhạy xạ lân cận PTV DVHs cũng được hiển thị ở dạng phần trăm thể tích của toàn bộ khối thể tích quan tâm nhận được một liều xác định nào đó Có hai loại DVH:

 DVH vi phân: để tạo một DVH vi phân, máy tính tính tổng số lượng voxel với

một liều trung bình trong một khoảng cho trước và vẽ khối thể tích cuối cùng (hay phần trăm thể tích của toàn bộ khối thể tích) như là một hàm của liều lượng Một DVH

lí tưởng cho một thể tích vùng xạ phải có dạng hình cột thẳng đứng, điều này có nghĩa

là 100% thể tích vùng xạ nhận được liều theo chỉ định của bác sĩ

 DVH tích lũy: bác sĩ đặc biệt quan tâm câu hỏi: “Toàn bộ vùng thể tích đích có

bị bao bởi đường đẳng liều 95% hay không???” DVH vi phân không thể trả lời cho

câu hỏi này của bác sĩ, bởi vì nó không cho biết có bao nhiêu diện tích bên dưới đường cong cho tất cả các mức liều trên 95% liều được chỉ định Để trả lời câu hỏi này, DVH tích lũy được sử dụng

Máy tính sẽ tính bao nhiêu phần trăm của thể tích (đích và các cơ quan quí), mà nhận được liều lượng theo chỉ định

Tất cả các đồ thị DVH tích lũy bắt đầu tại 100% của thể tích nhận được 0 Gy, vì tất cả thể tích luôn nhận được ít nhất liều bằng 0

1.2.3 Tính toán thời gian xạ và số MUs

Tính toán thời gian xạ và MU rất quan trọng trong quá trình phân phát liều xạ Bởi vì chúng xác định số MUs của một chùm tia xạ cho mỗi bệnh nhân xác định trong một kế hoạch xạ trị cụ thể Việc điều trị có thể dùng kỹ thuật khoảng cách nguồn-da (SSD) hoặc kỹ thuật nguồn-trục (SAD) hoặc có thể kết hợp cả hai Mỗi kỹ thuật được đặc trưng bởi sự phân bố liều và MU xác định

Kỹ thuật SSD tạo ra một sự phân bố đẳng liều dựa vào PDDs, sự phân bố liều tại điểm P ở độ sâu liều cực đại cho mỗi chùm tia trong một kế hoạch xạ Tỉ trọng W có giá trị từ 0 đến 1, được áp dụng cho một chùm tia cho trước xác định liều thực sự được phân phát tại điểm P cho một chùm tia xác định Giả sử bác sĩ chỉ định xạ 100 cGy, W

= 1 có nghĩa là xạ 100 cGy vào điểm P, W = 0.65 có nghĩa là xạ 65 cGy vào điểm P

Kỹ thuật SAD tạo ra một sự phân bố liều mà dựa vào TMRs được chuẩn hóa trong một cách mà mỗi chùm tia trong kế hoạch xạ phân phát một liều từng phần được chỉ định của tổng liều được chỉ định tại điểm đồng tâm TARs và TPRs đôi khi cũng được sử dụng để tính toán phân bố liều điểm đồng tâm

Các tính toán MUs trong cả hai kỹ thuật đều phụ thuộc vào các thông số đầu ra được chuẩn (calibration) ban đầu trong mỗi máy gia tốc Thông số đầu ra được sử dụng

trong các máy gia tốc là cGy/MU, được chuẩn hóa dưới các điều kiện: đo trong phatom nước trên trục chính của chùm tia tại độ sâu liều cực đại P(zmax), với kích thước trường chiếu bằng 10*10 cm2

, SSD= f =100 cm

Thông số ra của một máy gia tốc thường là suất liều chiếu D z.  max,10,f,hν và thường được sử dụng trực tiếp trong các tính toán đo khoảng cách, như trong kỹ thuật SSD Khi được sử dụng trong các tính toán trong kỹ thuật SAD thì D z.  max,10,f,hν

phải được hiệu chỉnh bởi hệ số bình phương nghịch đảo ISF, máy được chuẩn tại điểm đồng tâm:

(1.1)

1.2.3.1 Lý thuyết vật lý trong kỹ thuật SSD

 Hiệu suất chiều sâu (PDD):

Sự phân bố liều trên trục chính của chùm tia trong bệnh nhân hay trong phantom nước thường được chuẩn hóa đến 100% tại điểm có độ sâu liều cực đại Sự phân bố này thường được đề cập như sự phân bố PDD PDD được định nghĩa như sau:

Trong đó: D , DQ . Q là liều và suất liều tại Q (zQ) trên trục chính của phantom và D , DP . P

là liều và suất liều tại P (zmax) trên trục chính của phantom

PDD phụ thuộc vào 4 tham số: độ sâu trong phantom z, kích thước trường chiếu

A, SSD=f và năng lượng chùm tia E PDD(z,A,f,E) PDD(z=∞,A,f,E)=0 

PDD(z=zmax,A,f,E)

Liều tại Q chứa 2 thành phần: bức xạ sơ cấp từ nguồn ở đầu máy gia tốc và bức xạ

2

f + zmax ISF=

pri Q f+z -μ eff (z-z ) PDD =100 =100 e

pri f+z DP

bề mặt càng thấp

Khi z, f và E không đổi, PDD tăng lên khi tăng kích thước trường chiếu vì khi tăng kích thước trường chiếu thì sự đóng góp của bức xạ tán xạ vào liều của các điểm trên trục chính tăng lên

Khi z, A, và E không đổi, PDD tăng khi tăng f bởi vì tác dụng giảm của z trong ISF

Khi z, A và f không đổi, PDD tại các điểm xa zmax tăng theo năng lượng chùm tia

vì năng suất xuyên qua của chùm tia tăng

     

S z,A,f,hν = PSF A,hν PDD z,A,f,hν

-PSF 0,hν PDD z,0,f,hν (1.5)Hàm trên cho biết liều tán xạ tại Q trong mỗi 100 cGy của liều sơ cấp tại P chú ý rằng PSF(0)=1 và PDD(z,0,f,hí) là một PDDpri

Hàm tán xạ cũng phụ thuộc vào 4 tham số: độ sâu trong phantom z, kích thước trường chiếu A, SSD=f và năng lượng chùm tia E

 Khi A, f và E không đổi, đầu tiên hàm tán xạ S tăng theo z cho đến khi đạt đến cực trị rồi sau đó giảm chậm khi z tiếp tục tăng

 Khi z, f và E là hằng số, S tăng theo kích thước trường chiếu A

 Tại z=zmax , S được cho bởi:

S(z,A,f,hí) = 100[PSF(A,hí)-1]

1.2.3.2 Lý thuyết vật lý trong kỹ thuật SAD

Khi sử dụng một trường chiếu để xạ vào một khối bướu bên trong bệnh nhân, bác sĩthường sử dụng kỹ thuật SAD Kỹ thuật SSD thì dựa vào sự phân bố PDD, còn kỹ thuật SAD thì dựa vào các hàm TARs và TPRs để tính toán liều

 Tỉ số mô-không khí (TAR)

Trong các máy gia tốc có thân máy có thể xoay, nguồn bức xạ có thể di chuyển trên một đường tròn xung quanh trục quay Trục quay này thường đi qua khối bướu trong bệnh nhân Trong suốt quá trình quay quanh bệnh nhân, SSD thay đổi theo bề mặt da bệnh nhân còn SAD thì không thay đổi

TAR(z,AQ,hí) được định nghĩa như tỉ số của liều (suất liều) tại Q trên trục chính trong bệnh nhân hay trong phantom so với liều (suất liều) tại Q trong mẫu nước trong không khí

D D

Q Q TAR z,A ,hν = =

Hình 1.6 Bố trí hình học đo lường và xác định TAR (a) liều tại Q trong phantom nước (b) liều trong mẫu nước tại Q trong không khí Q tại điểm đồng tâm của máy gia

tốc Khi AQ và E không đổi, TAR giảm khi z tăng lớn hơn zmaz

Khi z và E không đổi, TAR tăng theo AQ

Khi z=zmax, TAR đồng nhất với PSF

TAR(z=zmax,AQ=AP,E) = PSF(AP,E) (1.7)

TAR z,0,hν =   e -μ effz-zmax

TAR được đo bởi buồng ion hóa với độ tin cậy cao Tuy nhiên, các đo lường trong trường hợp TAR, độ sâu trong nước phải được đo theo khoảng cách giữa buồng ion hóa và nguồn chiếu xạ không đổi, khó để nhận được bằng cách sử dụng kỹ thuật tự động

A = 0 cm2 là kích thước trường chiếu giả định, trong đó liều hấp thụ trong phantom chỉ do photon sơ cấp tạo ra

 Hệ thức quan hệ giữa TAR(d,AQ,E) và PDD(d,A,f,E)

Hình 1.7 Hình học đo lường để xác định quan hệ giữa TAR và PDD

Ta có:

D Q TAR z,A ,hν =

Khi z=zmax, PDD(zmaz,A,f,E) = 100%, phương trình (1.11) cho thấy rằng PSF(A,E) là một TAR(zmax,A,E) Do đó, TAR có giá trị từ 0 ( tại z → ∞) →

PSF(A,E) (tại z=zmax)

Vì TAR không phụ thuộc vào SSD, nên người ta sử dụng bảng TAR cho một mức năng lượng photon cụ thể để bao gồm tất cả các SSDs được sử dụng trong xạ trị

PDDs ứng với z,A và f=SSD có thể được tính từ một bảng TAR

Dựa vào (1.13) ta nhận được 2 hệ thức sau cho PDDs tại 2 SSD khác nhau(f1 và

2

f + z TAR z,A ,hν f + z PDD z,A,f ,hν

=

f + z TAR z,A ,hν

f + z PSF A ,hν

 Tỉ số tán xạ không khí (SAR)

Để nhận được hàm tán xạ ta phải tách thành phần tán xạ ra khỏi thành phần sơ cấp Thường người ta tách thành phần sơ cấp của TAR ra khỏi TAR để nhận được sự đóng góp tán xạ, tỉ số tán xạ-không khí (TAR), được định nghĩa như sau:

SAR z,A ,hν =TAR z,A ,hν -TAR z,0,hν (1.15) SAR phụ thuộc vào 3 tham số và cho sự đóng góp tán xạ trong liều tại điểm Q trong 1 phantom trong mỗi cGy trong một mẫu khối lượng nhỏ của nước tại Q trong không khí

 Hệ thức quan hệ giữa SAR(d,A Q ,E) và S(z,A,f,E)

Dựa vào công thức SAR(d,AQ,E) và S(z,A,f,E) ta có thể nhận được:

S z,A,f,hν   f+z 2

SAR z,A ,hν =

f+z 100

đối với z bất kì khi f → ∞ và đối với f bất kì khi z →zmax

 Tỉ số mô-phantom (TPR) và tỉ số mô-cực đại (TMR)

TAR thường được sử dụng trong kỹ thuật SAD trong chùm photon của Co6o và các chùm tia có năng lượng thấp hơn Đối với tia X năng lượng cao được tạo ra bởi các máy linacs thì người ta không còn sử dụng TAR nữa vì khó khăn trong việc đo liều trong một mẫu nước trong không khí tại các mức năng lượng này( kích thước của chóp buildup của buồng ion hóa lúc này phải rất lớn) Để giải quyết vấn để này, người ta sử dụng TPR trong kỹ thuật SAD cho chùm tia photon năng lượng cao

TPR được định nghĩa như sau:

Hình 1.10 Hình học đo lường TPR: a) đo DQ tại độ sâu z trong phatom

b) đo DQref tại độ sâu zref trong phatom TMR được đinh nghĩa như sau:

Dqref và D

Qref là liều và suất liều tại Q tại zmax Thay zref bằng zmax trong hình trên ta có hình học xác định cho TMR

 TPR và TMR phụ thuộc vào 3 tham số: z, AQ và E

 TMR(z → ∞,AQ,E) = 0 →TMR(z=zmax, AQ,E) = 1

 Khi AQ và E không đổi, TMR giảm khi z tăng

 Khi z và E không đổi, TMR tăng theo AQ

 Khi z và AQ không đổi, TMR tăng theo E

 Hệ thức quan hệ giữa TMR và PDD

Xuất phát từ công thức của TMR và PDD ta có:

D Q TMR z,A ,hν =

eff là hệ số suy giảm hiệu dụng cho chùm tia năng lượng E

1.2.3.3 Ví dụ thời gian xạ và MU trong kỹ thuật SSD

Hình 1.11 Phân bố đẳng liều của kỹ thuật SSD (ung thư tiền liệt tuyến)

Hình trên cho thấy phân bố đẳng liều khi dùng bộ 3 trường chiếu thu nhỏ trong trường hợp bệnh ung thư tuyến tiền liệt với SSD = 100 cm, E = 6 MV Bộ 3 trường chiếu có các đặc điểm sau:

 Trường chiếu trước: 7.5*7.5 cm2

, W = 1

 Trường chiếu chếch dưới trái: 6.5*7.5 cm2

có cái nêm với W=0.8 và WF=0.53

 Trường chiếu chếch dưới phải: 6.5*7.5 cm2

có cái nêm với W=0.8 và WF=0.53 Liều D(Q) = 200 cGy được chỉ định tại điểm chuẩn, nằm tại giao điểm của 3 trường Theo hình trên ta thấy đường đẳng liều đi qua điểm chuẩn (ICRU) là 152%, liều cực đại là 154% và đường 150% bao toàn bộ PTV Như vậy liều xạ PTV nằm trong khoảng +2% - -2% của liều D(Q) và thỏa mãn tốt đề xuất của ICRU: liều xạ vào nhân bia nằm giữa +7% và -5% của liều được chỉ định tại điểm chuẩn

Giả sử xạ 152 cGy tại điểm chuẩn Q (ICRU) thì ta phải xạ 100 cGy tại PA (W = 1 cho trường chiếu trước), 80 cGy tại PLPO (W = 0.8 cho trường LPO) và 80 cGy tại PRPO(W = 0.8 cho trường RPO)

Như vậy để nhận được liều được chỉ định 200 cGy tại Q, các liều D(PA) =131.6 cGy, D(PLPO) = D(PRPO) = 105.3 cGy sẽ được phân phát tại PA , PLPO PRPO, một cách tương ứng D(PA) tại PA, D(PLPO) tại PLPO và D(PRPO) tại PRPO thường được để cập như các liều cho trước đối với một trường xác định trong kỹ thuật SSD và được xác định như sau:

D zmax,A,f,hνP

RDF A,hν =

D zmax,10,f,hνP

   

D P A

D z max ,10,100,hν ×RDF A,hν 131.6cGy

1cGy/MU×0.97×0.53

MU