Lập kế hoạch xạ trị áp sát sử dụng nguồn co 60 tại bệnh viện đa khoa bắc ninh

Với việc sử dụng một phương pháp cũng như mô hình cụ thể để tính toán liều phân bố trong xạ trị áp sát giúp cho việc so sánh các kết quả một cách dễ dàng.. Bảng 1.2 Phân loại xạ trị áp s

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



VŨ ANH DŨNG

LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ ÁP SÁT SỬ DỤNG NGUỒN CO-60

TẠI BỆNH VIỆN ĐA KHOA BẮC NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



VŨ ANH DŨNG

LẬP KẾ HOẠCH XẠ TRỊ ÁP SÁT SỬ DỤNG NGUỒN CO-60

TẠI BỆNH VIỆN ĐA KHOA BẮC NINH

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử và hạt nhân

Mã số: 8440130.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BÙI VĂN LOÁT

Hà Nội – Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Bản luận văn này với tên gọi :‘‘Lập kế hoạch xạ trị áp sát sử dụng nguồn Co-60 tại

Bệnh viện đa khoa Bắc Ninh’’ đƣợc hoàn thành tại Bệnh Viện Đa Khoa Tỉnh Bắc

Ninh nơi tôi công tác Tôi xin cam đoan bản luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, số liệu và kết quả nghiên cứu là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Học viên

VŨ ANH DŨNG

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này bên cạnh những lỗ lực của bản thân, tôi cũng đã nhận được nhiều sự quan tâm giúp đỡ từ các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình, qua đây tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành nhất của mình tới:

- PGS.TS Bùi Văn Loát thầy là người hướng dẫn chỉ bảo tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất và thầy cũng là người thầy đầu tiên hướng tôi đến công việc ngày hôm nay ngay từ khi còn là sinh viên đại học;

- Các thầy cô trong Bộ môn Vật lý Hạt nhân, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, nơi tôi đã học tập suốt quá trình học đại học và đến giờ là một học viên cao học;

- Ths.KS Nguyễn Tiến Quân vừa là người anh vừa là đồng nghiệp hướng dẫn chỉ bảo tôi trong quá trình học tập, làm việc và nhất là trong quá trình hoàn thành luận văn này;

- Ths.KS Nguyễn Xuân Kử, thầy là người trực tiếp đưa tôi đến với nghề Vật

lý Y khoa, thầy cũng là người chỉ bảo tôi đi những bước đi đầu tiên trong công việc của một người kỹ sư vật lý, một người thầy mẫu mực hết lòng vì công việc, cũng đã giúp đỡ rất nhiều sinh viên Trường Đại học Khoa học Tự nhiên như tôi Qua đây tôi muốn gửi lời cảm ơn, chúc sức khỏe tới thầy, chúc thầy tiếp tục đóng góp cho lĩnh vực Vật lý Y khoa ở Việt Nam dẫu còn mới mẻ ngày càng vững mạnh và phát triển hơn nữa

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các bạn bè đồng nghiệp Khoa Ngoại Xạ trị & Y học hạt nhân, Ban Giám đốc Bệnh viện đa khoa tỉnh Bắc Ninh, nơi tôi công tác đã tạo điều kiện cho tôi được tiếp tục học tập tại khoa Vật lý Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên

Cuối cùng, xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè là những người đã luôn ở bên và động viên những lúc khó khăn nhất giúp tôi có thêm động lực hoàn thành bản luận văn này

MỤC LỤC

Bảng chú giải một số thuật ngữ và từ viết tắt 1

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Khái quát về xạ trị áp sát 3

1.1.1 Giới thiệu 3

1.1.2 Một số đặc điểm của nguồn xạ trị áp sát phát photon trong thực tế 7

1.1.3 Ứng dụng xạ trị áp sát trong lâm sàng 8

1.1.4 Xạ trị áp sát và xạ trị từ xa 12

1.2 Đặc tính vật lý của nguồn xạ trị áp sát 13

1.2.1 Một số đặc điểm cơ khí của nguồn 14

1.2.2 Đặc tính nguồn 15

1.3 Nguyên lý tính liều xạ áp sát 18

1.3.1 Thuật toán AAPM TG 43 18

1.3.2 Một số phương pháp tính toán khác cho nguồn điểm 21

1.3.3 Tính toán cho nguồn dạng dây 24

1.4 Bệnh ung thư cổ tử cung 25

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 30

2.1 Trang thiết bị xạ trị áp sát 30

2.2 Quy trình xạ trị áp sát 32

2.2.1 Chuẩn bị bệnh nhân 32

2.2.2 Chụp CT mô phỏng 33

2.2.3 Lập kế hoạch xạ trị 33

2.2.4 Kiểm tra, đảm bảo chất lượng kế hoạch 34

2.2.5 Điều trị bệnh nhân 35

2.2.6 Theo dõi đánh giá sau khi điều trị 36

2.3 Phần mềm kế hoạch HDRplus phiên bản 3.0.6 36

2.3.1 Đặc điểm phần mềm 36

2.3.2 Kỹ thuật tính liều 41

2.3.3 Quy trình lập kế hoạch 42

2.4 Phương pháp thu thập số liệu 43

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 45

3.1 Quy trình thực tế lập kế hoạch 46

3.1.1 Tạo giữ liệu lập kế hoạch 46

3.1.2 Xác định các vùng thể tích liên quan 48

3.1.3 Tính toán liều lượng 50

3.1.4 Đánh giá và chấp nhận kế hoạch, truyền kế hoạch điều trị 51

3.2 So sánh lập kế hoạch sử dụng nguồn Co-60 và Ir-192 52

3.3 Đánh giá liều nhận được các cơ quan theo thể tích bàng quang 54

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

Bảng chú giải một số thuật ngữ và từ viết tắt

Thuật ngữ

AAPM American Association Of Physicists in

Medicine

Hội vật lý y khoa Mỹ

BED Biologically Effective Dose Liều sinh học hiệu dụng

EBRT External beam radiotherapy Xạ trị ngoài

EQD2 Equivalent total dose in 2-Gy fraction Tổng liều tương đương

phân liều 2 Gy

GEC ESTRO European Brachytherapy Group (GEC) -

European Society for Radiotherapy and Oncology (ESTRO)

Hội xạ trị áp sát -xạ trị và ung bướu châu âu

ICRU International commission on Radiation

units and measurements

Ủy ban quốc tế về đơn vị

và đo lường phóng xạ

HR CTV High risk clinical target volume Thể tích bia lâm sàng

nguy cơ cao

HR GTV High risk gross tumor volume Thể tích khối u thô nguy

cơ cao

TPSs Treatment Planning Systems Hệ thống lập kế hoạch

MỞ ĐẦU

Xạ trị có ba phương pháp chủ yếu là xạ trị từ xa, xạ trị áp sát và xạ trị bằng đồng vị, mỗi phương pháp có ưu thế với những bệnh cụ thể mà các phương pháp còn lại chưa thể thay thế được Xạ trị áp sát rất phù hợp với những khối u nông ngay bề mặt, trong khoang hốc tự nhiên, khe kẽ Đây cũng là phương pháp điều trị sớm nhất được bắt đầu từ những năm 1900 Qua quá trình phát triển, các nguồn sử dụng trong xạ áp sát phổ biến như radium, Co-60, Au-198, Cs -137 và Ir-192 ngày càng được tối ưu về kích thước, suất liều và kỹ thuật đặt nguồn, tính liều, phân liều cũng thay đổi

Hiện nay, trên thế giới, xạ trị áp sát chủ yếu là sử dụng kỹ thuật nạp nguồn sau dùng nguồn Ir-192 hoặc Co-60 Tại Việt Nam, phần lớn bệnh viện sử dụng nguồn Ir-192, có Bệnh viện đa khoa tỉnh Bắc Ninh đang sử dụng nguồn Co-60, một số cơ

sở khác có máy xạ áp sát nhưng phải dừng hoạt động vì không có kinh phí mua nguồn Ir-192 Với đặc điểm chu kỳ bán hủy nguồn Co-60 là 5,27 năm, đây là lợi thế quan trọng nhất mà máy xạ trị áp sát được duy trì hoạt động tại Bắc Ninh Qua nghiên cứu tài liệu và thực tế thử nghiệm lập kế hoạch xạ trị, một lợi thế khác là phân bố liều nguồn Co-60 không có sự khác biệt đáng kể so với Ir-192 [2], [11]

Từ những đặc điểm riêng biệt trên, tôi tiến hành nghiên cứu và chọn đề tài

"Lập kế hoạch xạ trị áp sát sử dụng nguồn Co-60 tại Bệnh viện đa khoa Bắc Ninh"

làm đề tài luận văn của mình Mục tiêu của luận văn là :

- So sánh lập kế hoạch xạ trị áp sát sử dụng nguồn Co-60 và Ir-192 trên bệnh ung thư cổ tử cung;

- Đánh giá liều cao, liều trung bình bàng quang phải chịu theo sự căng đầy bàng quang;

- Khảo sát ảnh hưởng của liều lượng bức xạ lên đại tràng, đại tràng sigma theo

sự căng đầy của bàng quang

Từ kết quả thu được luận văn đưa ra những khuyến cáo phù hợp cho quá trình điều trị cũng như lựa chọn nguồn cho xạ trị áp sát trên các khía cạnh nghiên cứu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Khái quát về xạ trị áp sát

1.1.1 Giới thiệu

Xạ trị áp sát tên tiếng Anh của nó là brachytherapy là thuật ngữ để chỉ việc sử dụng bức xạ ion hóa phát ra từ nguồn phóng xạ dạng viên đóng gói có kích thước nhỏ để điều trị cho bệnh nhân ung thư ở khoảng cách ngắn Dạng điều trị này đặt trực tiếp nguồn vào trong hoặc gần thể tích cần điều trị, liều được phân bố liên tục trong khoảng thời gian ngắn (cấy tạm thời) hoặc cũng có thể toàn bộ thời gian đến khi nguồn phân rã hết (cấy vĩnh viễn) Đa số nguồn xạ trị áp sát phát ra photon tuy nhiên thì một số trường hợp đặc biệt cũng sử dụng nguồn phát beta hoặc neutron Điều trị bằng xạ trị áp sát có hai dạng chính [4] :

 Intracavitary: là dạng mà trong đó nguồn phóng xạ kín nằm ở bên trong các kim, các hạt, các dây hoặc là trong các dụng cụ được đặt trực tiếp vào trong các khoang cơ thể gần thể tích điều trị chẳng hạn như khoang ngực hoặc tử cung

 Interstitial: nguồn phóng xạ kín bên trong các kim hoặc các nguồn phóng xạ bên trong các dạng khác được cấy ghép,cắm trực tiếp vào bên trong và xung quanh mô cần chiếu xạ để điều trị

Nếu nguồn đặt gần thể tích khối u trong quá trình điều trị thường là cấy ghép tạm thời trong khoảng thời gian ngắn, còn nếu nguồn được cấy vào trong khối u thì cũng

có thể cấy tạm thời hoặc vĩnh viễn Cấy tạm thời có thể nạp nguồn sau bằng tay hoặc điều khiển từ xa Một số dạng ít phổ biến trong xạ trị áp sát như sử dụng tấm

áp nên bề mặt, đặt nguồn vào trong thành mạch máu, vùng phẫu thuật, một số cơ quan giạng ống như dạ dày…, những dạng điều trị này dùng nguồn phát beta hoặc nguồn phát gama

So với xạ trị ngoài lợi thế về mặt vật lý của xạ trị áp sát là khu trú liều vào vùng cần điều trị tốt hơn nhưng bất lợi của xạ trị áp sát là chỉ có thể điều trị được cho những khối u tương đối nhỏ và có vị trí tốt Trong một khoa xạ trị thì khoảng từ 10-20% bệnh nhân được điều trị bằng xạ áp sát

Nhiều yếu tố cần phải được xem xét khi quyết định điều trị bằng xạ áp sát Một trong điều quan trọng của phương pháp này là nguồn phải được đặt vào ở vị trí tương đối trong thể tích điều trị, có rất nhiều mô hình khác nhau đã được phát triển

từ thập kỷ trước cho mục đích đó Từ những kinh nghiệm lâu năm cũng như các kết quả đã được công bố từ các mô hình đã giúp cải thiện và đưa ra những mô hình tốt hơn để sử dụng.Việc thống nhất mô hình và phương pháp trong xạ trị áp sát giúp cho việc so sánh kết quả điều trị được dễ dàng

Điển hình cho mô hình đã được sử dụng trong điều trị như ung thư cổ tử cung sử dụng liều phân bố tại điểm A hoặc xạ trị áp sát suất liều thấp (LDR) cho bệnh nhân ung thư đầu, cổ sử dụng nguồn dạng dây 192

Ir Sau đó mô hình Paris đã đưa ra hướng dẫn thích hợp cho việc tính toán thời gian và liều điều trị

Các kỹ thuật tối ưu hóa liều lượng trong điều trị, thời gian điều trị phụ thuộc vào

vị trí tương đối của nguồn như thế nào đối với điểm tính liều và phụ thuộc vào cường độ nguồn Trong trường hợp sử dụng hệ thống không rõ ràng thì nên sử dụng những tài liệu khoa học để tận dụng tối đa những kinh nghiệm đã có sẵn

Với việc sử dụng một phương pháp cũng như mô hình cụ thể để tính toán liều phân bố trong xạ trị áp sát giúp cho việc so sánh các kết quả một cách dễ dàng Thiết lập hệ thống đo liều tốt trong điều trị giúp đưa ra điểm chung cho những so sánh Tuy nhiên, việc sử dụng một mô hình độc lập không đủ để xác thực kết quả, cần phải có phương pháp đáng tin cậy xác định cường độ nguồn để tính toán liều được chính xác Có nghĩa là cần thiết phải hiệu chuẩn nguồn xạ trị áp sát, việc hiệu chuẩn phải được theo dõi giám sát bởi phòng thí nghiệm chuẩn quốc tế hoặc chuẩn quốc gia

Những điều quan trọng trong bất kỳ việc điều trị bằng xạ trị áp sát là:

● Sử dụng mô hình đo liều thích hợp cho thời gian điều trị và tính toán liều

liều đặc trưng trong xạ trị áp sát vì vậy nếu vị trí hình học của nguồn bị chệch sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến kế hoạch điều trị, do đó cần phải có chương trình kiểm soát chất lượng để đảm bảo liều điều trị đúng với kế hoạch

Trên quan điểm sinh học phóng xạ liều phân bố trong xạ trị áp sát có thể do các tác động phức tạp từ suất liều làm ảnh hưởng đến kết quả điều trị Liều phân bố liên tục sẽ gây ảnh hưởng đến khả năng hồi phục của tế bào tổn thương, cũng có thể làm chết, tăng sinh tế bào, tất cả đều có thể điều chỉnh sự đáp ứng bức xạ của khối u và

mô lành

Từ Bảng 1.1 đến Bảng 1.4 tổng hợp các dạng điều trị xạ trị áp sát liên quan tới kiểu đặt nguồn, thời gian đặt nguồn, phương thức nạp nguồn và suất liều [9]

Bảng 1.1 Một số kiểu đặt nguồn trong xạ trị áp sát

Intracavitary Nguồn được đặt vào trong các khoang cơ thể gần thể

tích điều trị

Interstitial Nguồn được cấy ghép, cắm trực tiếp vào trong mô

thể tích điều trị

Intraluminal Nguồn được đặt trong lòng các cơ quan hình ống

như ruột, da dày, mạch máu

Intraoperative Nguồn được đặt, cấy ghép vào thể tích điều trị trong

lúc phẫu thuật Nội mạch Một nguồn đơn được đặt động mạch nhỏ hoặc lớn

Bảng 1.2 Phân loại xạ trị áp sát theo thời gian điều trị

Tạm thời

liều được phân bố vào thể tích điều trị trong một khoảng thời gian ngắn sau khi đạt được đủ liều chỉ định thì sẽ gỡ bỏ nguồn ra

Vĩnh viễn Liều được phân bố vào thể tích điều trị trong một

khoảng thời gian dài đến khi nào bán rã hết

Bảng 1.3 Phân loại xạ trị áp sát theo phương thức nạp nguồn

Hot loading Bộ dụng cụ (applicator) được nạp vào trước và chứa cả

nguồn phóng xạ tại thời điểm đặt vào bệnh nhân

Afterloading

Bộ dụng cụ (applicator) được đặt vào vùng điều trị trước và nguồn phóng xạ được nạp vào sau, có thể nạp bằng tay (manual afterloading) hay bằng máy (automatic remote afterloading)

Bảng 1.4 Phân loại xạ trị áp sát theo suất liều a

a Là định nghĩa từ tổ chức quốc tế ICRU Trong thực tế, xạ trị áp sát suất liều cao (HDR) có suất liều cao hơn đáng kể so với giới hạn 12 Gy/h

b MDR không sử dụng phổ biến Trong một số ít trường hợp đã được sử dụng, kết quả điều trị khá kém so với xạ trị áp sát suất liều thấp (LDR) và xạ trị áp sát suất liều cao (HDR)

1.1.2 Một số đặc điểm của nguồn xạ trị áp sát phát photon trong thực tế

Nguồn phóng xạ trong xạ trị áp sát thường được đóng gói bên trong các vỏ bên ngoài có dạng viên với nhiều mục đích :

● Chứa nguồn phóng xạ;

● Giúp cho nguồn cứng ở thể rắn;

● Hấp thụ một số tia Alpha tia beta là sản phẩm từ phân rã phóng xạ từ nguồn phát photon

bức xạ có thể dùng được từ nguồn xạ trị áp sát thường bao gồm :

— Tia gama là thành phần quan trọng nhất của quá trình phát bức xạ

— Các tia X đặc trưng được phát ra ngẫu nhiên thông qua quá trình bắt electron hoặc biến hoán nội sảy ra trong nguồn;

— Tia X đặc trưng và bức xạ hãm từ vỏ nguồn phóng xạ

Việc lựa chọn hạt nhân phóng xạ phát photon thích hợp trong từng trường hợp điều trị xạ trị áp sát cụ thể, phụ thuộc vào một số thông số vật lý thích hợp, đặc điểm đo liều, quan trọng nhất trong số đó là :

(i) Năng lượng photon, tia photon đâm xuyên vào trong mô và vật liệu che chắn;

(ii) Chu kỳ bán rã;

(iii) Lớp vật liệu che chắn làm giảm một nửa cường độ chùm tia như chì

(iv) Hoạt độ riêng ;

(v) Cường độ nguồn;

(vi) Sự suy giảm liều tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn ( đây

là hiệu ứng đo liều chiếm ưu thế vì trong xạ trị áp sát thì khoảng cách điều trị rất ngắn)

Năng lượng photon ảnh hưởng đến độ đâm xuyên trong mô và ảnh hưởng đến những yêu cầu về an toàn bức xạ Phân bố liều trong mô tới điểm quan tâm dùng trong điều trị ở khoảng cách ngắn không ảnh hưởng nhiều bởi photon tán xạ khi năng lượng photon trên 300 keV Đó là do sự suy giảm liều trong mô được bù đắp bởi liều tán xạ tích lũy Tuy nhiên, sự suy giảm liều trong mô có ý nghĩa khi năng lượng photon nhỏ hơn hoặc khoảng 30 keV [4], [9]

Giá trị HVL để che chắn những tia photon năng lượng cao từ nguồn trong xạ trị áp sát thường dùng tấm chì khoảng một vài mm Đối với những tia photon năng lượng thấp thì độ dày của trì nhỏ hơn nhiều thường nhỏ hơn 0,1mm

1.1.3 Ứng dụng xạ trị áp sát trong lâm sàng

1.1.3.1 Bệnh phụ khoa

Một số bệnh ung thư phụ khoa như ung thư cổ tử cung, thân tử cung, âm đạo thì nguồn thường được đặt vào các hốc khe kẽ gần với thể tích cần điều trị ( Intracavitary brachytherapy) Các bộ dụng cụ (applicator) khác nhau được sử dụng

để dữ nguồn trong một hình thể nhất định Bộ dụng cụ (applicator) dùng cho cổ tử cung gồm một ống ở giữa (tandem) và viên nang hình trứng ở bên (ovoids hay colpostas)

1.1.3.1.1 Một số loại nguồn

Nguồn được sử dụng rộng rãi nhất để điều trị ung thư phụ khoa là 137Cs Nó thường cần sử dụng các nguồn có cường độ khác nhau để đạt được phân bố liều mong muốn Trong các thiết bị điều khiển nạp nguồn sau hiện đại thì nguồn 192Ir

là hạt nhân phóng xạ được sử dụng phổ biến

1.1.3.1.2 Đặc điểm về liều

Nhiều hệ thống đã được phát minh để tính toán liều trong điều trị ung thư cổ

tử cung: hai hệ thống được sử dụng phổ biến nhất là hệ thống Manchester và hệ thống ICRU

Hệ thống Manchester được đặc trưng bởi liều tới bốn điểm: A, B, bàng quang

và trực tràng Thời gian nguồn được cấy vào thể tích điều trị phụ thuộc vào suất liều tại điểm A, là điểm cách lỗ cổ tử cung 2 cm nên phía trên và ống cổ tử cung

sang bên 2 cm Điểm B là điểm được định nghĩa cách điểm A 3 cm sang phía bên nếu trục trung tâm không bị dịch chuyển Nếu bộ dụng cụ ở giữa (tandem) di chuyển khỏi trục trung tâm của cổ tử cung, điểm A dịch chuyển so với trục nhưng điểm B vẫn cố định 5 cm tới đường giữa cổ tử cung [6]

Hệ thống tính toán liều do ICRU khuyến cáo liên quan đến sự phân bố liều lượng đến thể tích điều trị thay vì liều phân bố đến một điểm cụ thể

1.1.3.1.3 Bố trí nguồn

Đối với xạ trị áp sát mà nguồn được đặt vào trong khe kẽ gần với thể tích điều trị như ung thư cổ tử cung thì đòi hỏi việc đặt nguồn cẩn thận đối với thể tích điều trị đích và bất kỳ cấu trúc quan trọng nào ở xung quanh Các hướng dẫn lâm sàng thường hướng tới kết quả đủ liều phân bố đến các mô gần với cổ tử cung và tránh hụt liều tới những vùng xung quanh cổ tử cung trong khi yêu cầu liều tới niêm mạc trong giới hạn cho phép

1.1.3.1.4 Các Bộ dụng cụ

Một số dụng cụ dạng khung cứng đã được sử dụng trong điều trị ung thư cổ tử cung Bộ dụng cụ (applicator) được sử dụng phổ biến nhất là hệ thống Fletche, Suit, Delclos Khi sử dụng loại hệ thống dụng cụ có khung cứng, liều phân bố có thể được tối ưu hóa bằng cách lựa chọn cẩn thận và vị trí tương đối của nguồn trong tandem và ovoids

1.1.3.1.5 Theo dõi liều bàng quang và trực tràng

Phần lớn các biến chứng lâm sàng trong xạ trị áp sát điều trị ung thư cổ tử cung là do liều cao tới bàng quang và trực tràng gần với nguồn Việc đặt bộ dụng

cụ (applicator) rất quan trong do nó liên quan tới vị trí của bàng quang và trực tràng để sao cho liều tới các tổ chức quan trọng thấp nhất có thể Trong nhiều trường hợp bông gạc trong phẫu thuật được sử dụng dịch chuyển các cấu trúc nhạy cảm cách xa bộ dụng cụ (applicator)

Phép đo trực tiếp liều trực tràng đã cố gắng sử dụng buồng ion hóa thu nhỏ hoặc máy đo suất liều sử dụng detector nhấp nháy Tuy nhiên, những hệ thống này cho ra những kết quả thay đổi không được chấp nhận và liên hệ kém với những giá

trị tính toán

1.1.3.2 Cấy ghép tuyến tiền liệt vĩnh viễn

Xạ trị áp sát được chấp nhận như là một phương thức điều trị cho ung thư tuyến tiền liệt giai đoạn sớm trong đó bệnh được giới hạn ở tuyến tiền liệt Đặt vĩnh viễn các nguồn hạt nhân phóng xạ phát ra photon năng lượng thấp có thời gian sống ngắn thường được sử dụng như là một phương pháp điều trị chính và một số cố gắng đang được thực hiện đơn phân liều hay nhiều phân liều trong xạ trị

áp sát suất liều cao (HDR) để bổ sung liều (Boost) cho xạ trị ngoài

một số yếu tố phải được xem xét trong việc sử dụng cấy ghép nguồn hạt vĩnh viễn chẳng hạn như việc lựa chọn hạt nhân phóng xạ, kỹ thuật lập kế hoạch, kỹ thuật phân bố nguồn và tổng liều chỉ định

1.1.3.2.1 Lựa chọn hạt nhân phóng xạ cấy ghép tuyến tiền liệt vĩnh viễn

Sử dụng hạt nhân phóng xạ dạng hạt để cấy ghép vĩnh viễn cho điều trị ung thư tuyến tiền liệt giai đoạn sớm đã đạt được sự quan tâm mới với sự ra đời của đồng vị phóng xạ 125

I và 103Pd giạng hạt phát ra các photon năng lượng thấp (~30 keV)

Đồng vị phóng xạ 198Au dạng hạt phát các photon năng lượng trung bình (~400 keV) được sử dụng trước đây nhưng do chiếu xạ ngoài nguy hiểm không cần thiết làm cho hạt nhân phóng xạ này không còn được ứng dụng rộng dãi

Đồng vị phóng xạ Palladium-103 có chu kỳ bán rã (17 ngày) ngắn hơn so với đồng vị phóng xạ 125

I (60 ngày), suất liều phân bố ban đầu cao hơn do đó nó được

sử dụng để điều trị cho khối u có mức độ phát triển nhanh

1.1.3.2.2 Kỹ thuật lập kế hoạch sử dụng máy siêu âm hoặc máy chụp cắt lớp

Có hai phương pháp phẫu thuật dùng để thực hiện đặt nguồn phóng xạ hạt vĩnh viễn vào trong tuyến tiền liệt là: phẫu thuật qua vùng phía sau xương mu (retropubic) và phẫu thuật qua đáy chậu là vùng nằm giữa hậu môn và bộ phận sinh dục (transperineal) sử dụng thiết bị hướng dẫn hình ảnh siêu âm hay máy chụp cắt lớp vi tính (CT) Phương pháp phẫu thuật vùng đáy chậu (transperineal) dưới

sự hướng dẫn của siêu âm là kỹ thuật được lựa chọn một phần bởi vì nó có thể thực

hiện cho bệnh nhân ngoại trú trong một ngày

1.1.3.2.3 Lập kế hoạch, đặt nguồn và phân bố liều

Lập kế hoạch đặt nguồn dựa cả vào hình ảnh siêu âm hoặc hình ảnh axial trên cắt lớp vi tính (CT) Thể tích dự định điều trị nói chung là bao gồm toàn bộ tuyến tiền liệt và mở rộng (margin) một chút tới các mô xung quanh tuyến tiền liệt Số lượng hạt cần thiết và vị trí hình học của chúng ở trong thể tích điều trị được xác định thông qua máy tính tối ưu hóa liều lượng lập kế hoạch hoặc biểu đồ được tính toán trước

Tổng liều khuyến cáo tới vùng biên của thể tích điều trị là 150÷160 Gy đối với 125I và 115÷120 Gy đối với 103Pd khi mà cấy ghép xạ trị áp sát là phương thức duy nhất của điều trị tia xạ

1.1.3.2.4 Phân bố và đánh giá liều sau khi cấy ghép

Sử dụng hình ảnh cắt lớp vi tính (CT) sau khi cấy ghép thường được thực hiện sau 2 đến 3 tuần sau khi cấy ghép để đánh giá về giảm phù nề và bất kỳ sự thay đổi

vị trí nào của nguồn hạt sử dụng hình ảnh cắt lớp vi tính (CT), thực hiện tính toán liều và so sánh với liều phân bố trước khi cấy ghép

1.1.3.3 Tấm áp sử dụng cho ung thư vùng mắt

U hắc tố trong mắt là khối u mắt phổ biến nhất Tấm áp mắt sử dụng cho ung thư vùng mắt với nguồn hạt 125I được dùng ở bên ngoài bề mặt màng cứng mắt nằm trên khối u Số lượng nguồn hạt được sử dụng liên quan tới kích thước của tấm áp nó dao động từ khoảng 7 đến 24 hạt cho tấm có đường kính 12÷20 mm Hoạt độ thường sử dụng là 0,5÷5 mCi trên một hạt để đạt được suất liều 0,5÷1,25 Gy/h, với liều chỉ định 100 Gy phân bố trong 5÷12 ngày liên tiếp

Điểm chỉ định liều được định nghĩa là điểm nằm ở đỉnh của khối u nếu chiều cao của đỉnh vượt quá 5 mm còn nếu chiều cao đỉnh khối u nhỏ hơn 5 mm thì điểm chỉ định liều là điểm nằm ở độ sâu 5 mm dưới màng cứng của mắt Để xác định vị trí của khối u thì thường sử dụng nội soi đáy mắt (fundoscopy), chụp ảnh mặt sau của mắt (fundus photography) sử dụng kính hiển vi phức tạp có gắn camera hỗ trợ flash chuyên dụng được sử dụng để chụp ảnh fundus và sử dụng thiết bị siêu âm A

B scan, A B scan được sử dụng bên ngoài mí mắt để quan sát mắt, loại công cụ chẩn đoán này hữu ích nhất khi khó kiểm tra được bằng mắt thường Hình ảnh cắt lớp vi tính (CT) và hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) cũng có thể được sử dụng Sau khi cấy ghép để đánh giá xác định vị trí của tấm áp đặt vào mắt thì được thực hiện bằng hình ảnh siêu âm

Một số phương pháp tiếp cận ít được phổ biến trong điều trị tổn thương khối u vùng mắt là dùng nguồn phát phóng xạ beta: 90

Sr/90Y (năng lượng electron tại đỉnh: 2,27 MeV ; khả năng đâm xuyên vào trong mô: 12 mm) và gần đây hơn là nguồn 106Ru (năng lượng electron tại đỉnh: 3,4 MeV; khả năng đâm xuyên vào trong mô: 20 mm)

1.1.3.4 Liệu pháp xạ trị áp sát bên trong lòng mạch máu (Intravascular

brachytherapy)

Vai trò tiềm năng của tia xạ để ngăn ngừa hẹp động mạch sau khi điều trị phẫu thuật tạo hình mạch hoặc đặt stent đang được nghiên cứu sử dụng kỹ thuật xạ trị áp sát Các nghiên cứu lâm sàng và tiền lâm sàng đã sử dụng các nguồn phóng xạ dựa vào catheter hoặc các stent phóng xạ để phân bố liều tới thành động mạch vành bị ảnh hưởng Nguồn Iridium-192 phát bức xạ gama năng lượng trung bình đã được lựa chọn và đã được sử dụng ở cả suất liều trung bình và suất liều cao Nguồn Strontium-90/90Y, 90Y và nguồn 32P được sử dụng như là nguồn phát bức xạ beta Một số yếu tố chẳng hạn như liều phân bố thích hợp, độ đâm xuyên, liều bao phủ

và liều bức xạ mà các nhân viên y tế nhận được xem xét để lựa chọn nguồn phóng

xạ thích hợp để điều trị

Liều chỉ định điển hình là liều 14 Gy ở khoảng cách 2 mm từ tâm của nguồn, với bề mặt trong lòng không vượt quá liều 30 Gy Các phép đo và tính toán suất liều ở khoảng cách ngắn (<5 mm) từ nguồn là cần thiết cho ứng dụng lâm sàng của chúng [4], [9]

1.1.4 Xạ trị áp sát và xạ trị từ xa

Xạ trị áp sát là một phương thức quan trọng trong điều trị bệnh ác tính, một phương thức cho phép điều trị phù hợp mà không cần đến những công nghệ thiết

bị cơ khí nặng nề Tuy nhiên vì nó thường bao gồm thêm nhiều thủ tục quy trình trong quá trình điều trị như kỹ thuật xạ trị áp sát dùng các kim phóng xạ cấy ghép trực tiếp vào các mô để điều trị (interstitial), ngoại trừ một số kỹ thuật xạ trị áp sát đặc biệt như kỹ thuật xạ trị đặt nguồn trực tiếp vào khoang hốc cơ thể (intracavitary) như vùng âm đạo thì vẫn còn sử dụng nhiều, còn ngoài ra thì xạ trị

áp sát giảm xuống vị trí thứ hai sau xạ trị ngoài trong điều trị xạ trị cho bệnh nhân ung thư ác tính Một khoa xạ trị ung thư điển hình sẽ điều trị khoảng 80% bệnh nhân dùng các kỹ thuật xạ trị từ xa khác nhau và khoảng từ 10-20% là bệnh nhân điều trị bằng xạ trị áp sát Các nguyên tắc cơ bản của xạ trị áp sát cũng không có nhiều thay đổi trong 100 năm qua tuy nhiên thì với sự ra đời của thiết bị xạ trị áp sát nạp nguồn sau làm cho xạ trị áp sát trở nên hiệu quả hơn nhiều cho bệnh nhân

và an toàn hơn đối với nhân viên trong vấn đề an toàn bức xạ Đối với nguồn nhân lực về vật lý cần cho xạ trị áp sát thì một bệnh nhân xạ trị áp sát cần sự tham gia đáng kể nhiều hơn so với lượng bệnh nhân trung bình trong xạ trị ngoài (xạ trị từ xa)

Gần như tất cả các bệnh ác tính trong cơ thể con người đã được điều trị bằng

xạ trị áp sát, tuy nhiên, việc điều trị với ung thư phụ khoa mang đến thành công lớn nhất và cấy ghép tuyến tiền liệt vĩnh viễn đang trở nên ngày càng phổ biến Ngoài

ra còn có nhiều vị trí được dùng trong xạ trị áp sát tuy nhiên thì nó cũng đã thất bại hoàn toàn Ứng dụng mới nhất của xạ trị áp sát trong điều trị bệnh liên quan đến mạch máu, tên tiếng anh của nó là intravascular brachytherapy, được sử dụng để ngăn ngừa tái phát trong động mạch sau phẫu thuật mở động mạch vành

1.2 Đặc tính vật lý của nguồn xạ trị áp sát

Lịch sử có 12 hạt nhân phóng xạ dùng như nguồn kín trong xạ trị áp sát, nhưng chỉ có 6 nguồn thường hay sử dụng phổ biến ngày nay, một số nguồn khác được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt một số nguồn phổ biến : 60

Co,

137

Cs, 192Ir, 125I, 103Pd và 90Sr/90Y; một số nguồn ít phổ biến hơn như là : 198

Au,

106Ru và 252Cf Hiện nay không còn tiếp tục sử dụng nguồn 226Ra và 222Rn do vấn

đề an toàn Tuy nhiên, do ứng dụng trong lâm sàng của nó từ rất lâu nên vẫn có

ảnh hưởng đến những khái niệm về xạ trị áp sát trong hiện đại Một vài đặc tính vật lý chung của nguồn xạ trị áp sát được liệt kê trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Đặc điểm của một số đồng vị phóng xạ trong xạ trị áp sát

Đồng vị

(MeV)a

Chu kỳ bán rã

HLV của trì (mm)

[ ]

a đây là những giá trị gần đúng phụ thuộc vào việc tạo và lọc nguồn

b là hằng số suất kerma trong không khí

c là hằng số suất liều

d

sử dụng các giá trị chung của hằng số suất kerma không khí hoặc hằng số suất liều đối với nguồn photon năng lượng thấp có thể dẫn tới những sai số đáng kể trong tính toán liều Do đó chúng không được đưa ra ở đây đối với nguồn 125I và 103Pd

1.2.1 Một số đặc điểm cơ khí của nguồn

Nguồn xạ trị áp sát tồn tại ở một số dạng (kim, ống, hạt, dây, viên) nhưng tất

cả đều dạng nguồn kín Chúng thường được bao bọc bởi 2 lớp vỏ để che chắn toàn

bộ tia alpha và tia beta từ nguồn và ngăn chặn dò rỉ vật liệu phóng xạ

● Caesium-137 tồn tại ở một số dạng như: kim, ống và viên

● Iridium-192 tồn tại ở dạng dây, lõi phóng xạ được làm bằng hợp kim

iridium-platinum vỏ bên ngoài là bạch kim (iridium-platinum) độ dày 0,1 mm Iridium-192 cũng tồn tại ở dạng hạt hơn nữa nó có 2 lớp và vỏ ngoài là thép không gỉ như những sợi nylon Thiết bị xạ trị áp sát suất liều cao (HDR) nạp nguồn sau dùng nguồn 192Ir được thiết kế đặc biệt với hoạt độ 370 GBq (10 Ci)

● Iodine-125, 103Pd và 198Au là những nguồn tồn tại ở dạng hạt Chúng thường được đưa vào trong thể tích khối u sử dụng những dụng cụ mà người ta gọi chúng như ‗súng‘ phân bố liều đặc biệt

● Nguồn xạ trị áp sát Cobalt-60 thường là dạng viên với hoạt độ đặc trưng 18,5 GBq (0,5 Ci) trên một viên

1.2.2 Đặc tính nguồn

Hai phần sau đây cung cấp đại lượng được khuyến cáo dùng cho đặc tính nguồn

xạ trị áp sát: Phần 1.2.2.1 cho nguồn gamma và phần 1.2.2.2 cho nguồn beta Một

số đại lượng cũ vẫn còn được sử dụng một phần chính là từ các nhà sản xuất và do một số hệ thống lập kế hoạch (TPSs) trước đây Khi thực hiện chuyển đổi từ một đại lượng này sang đại lượng khác ta cần phải cẩn thận trong việc lựa chọn các hệ

số thích hợp

1.2.2.1 Đặc điểm kỹ thuật của nguồn gamma

Đại lượng được khuyến cáo dùng để mô tả đặc điểm kỹ thuật nguồn gama là suất kerma tham chiếu trong không khí ̇air (dref ))air , được định nghĩa bởi ICRU là suất kerma không khí trong không khí ở khoảng cách tham chiếu là 1m, hiệu chỉnh cho sự suy giảm và tán xạ trong không khí Định nghĩa được đưa ở đây thống nhất với định nghĩa được đưa ra trong Báo cáo số 38 và số 58 của ICRU

Đối với nguồn dạng kim, ống và các nguồn cứng tương tự khác, hướng từ tâm của nguồn tới điểm tham chiếu nên ở góc bên phải tới trục dài của nguồn, trong hệ

SI đơn vị của suất kerma không khí tham chiếu là Gy/s nhưng vì đặc tính của nguồn thuận tiện hơn khi sử dụng đơn vị Gy/h cho nguồn xạ trị suất liều thấp (LDR), tiến tới sử dụng đơn vị Gy/s và mGy/h cho những ứng dụng xạ trị áp sát suất liều cao (HDR)

Tổ chức AAPM khuyến cáo các nguồn phát photon được xác định theo cường độ

kerma không khí Sk Mối liên hệ giữa ̇air (dref )) air và Sk được xác định bởi:

Sk = ̇air (dref )) air d2ref (1.1)

trong đó d ref là khoảng cách tham chiếu mà ở đó suất kerma không khí được xác định ở khoảng cách 1m [8], [11]

Rõ ràng từ phương trình trên các giá trị của cường độ nguồn, cho dù được biểu diễn theo cường độ kerma không khí hay là theo suất kerma không khí tham chiếu thì đều giống nhau Sự khác biệt duy nhất giữa hai đại lượng này là đơn vị biểu diễn cường độ nguồn Nếu suất kerma không khí tham chiếu của nguồn có đơn vị

là 1 Gy/h thì nó là cường độ, nếu biểu diễn theo cường độ kerma không khí thì đơn vị là 1 mGy·m2·h-1, AAPM TG 43 đề xuất viết tắt của 1 U Như vậy 1U = 1 µGy·m2·h-1 = 1 cGy·cm2·h-1

Trước đây cường độ của nguồn dùng trong xạ trị áp sát được xác định theo hoạt độ phóng xạ (số phân rã trong một đơn vị thời gian), còn đối với những nguồn nguyên chất như 226Ra đơn giản chỉ xác định bằng số khối của hạt nhân Nguồn gốc của việc định nghĩa curie (Ci) là đơn vị của hoạt độ nghĩa là 1 Ci tương đương với hoạt độ được tạo ra bởi 1 g 226Ra (3,7 × 1010 s-1) Dựa vào các phép đo tinh tế chính xác đã xác định được hoạt độ của 1g 226

Ra là 3,655 × 1010 s-1 hay 0,988 Ci

Việc đo hoạt độ nguồn bộc lộ một số vấn đề đặc biệt là đối với những nguồn

có vật liệu lọc bao bọc xung quanh, do sự suy giảm và các hiệu ứng tán xạ Các đại lượng thay thế khác đã được giới thiệu để xác định cường độ nguồn nhưng không còn được khuyến cáo sử dụng nữa là hoạt độ biểu kiến (Apparent activity) và milligram radium tương đương

Trước đây suất liều chiếu từ một khoảng cách nhất định tới nguồn cũng được

sử dụng như một phép đo cường độ nguồn

Suất liều chiếu ̇p tại điểm P trong không khí ở khoảng cách d tới nguồn là

thông số được quan tâm ban đầu trong xạ trị áp sát và được biểu diễn như sau :

̇p = (1.2)

trong đó :

là hoạt độ của nguồn ( Ci)

là hằng số suất liều chiếu ( R.m2.Ci-1.h-1)

Phương pháp hiện được sử dụng để biểu diễn suất kerma không khí trong

không khí tại điểm P cách nguồn một khoảng d ở trong không khí ( ̇air (d )) như

sau :

( ̇air (d )) air = (1.3) Trong đó :

là hoạt độ biểu kiến (Apparent activity) của nguồn

là hằng số suất liều kerma trong không khí liên quan tới thông qua biểu thức sau :

=

(1.4) Với đơn vị là R m2 Ci-1 h-1 và đơn vị là m2 GBq-1 h-1

Ví dụ với đồng vị 60Co :

= 1,31

và = 310

(1.5) Hoạt độ biểu kiến (apparent activity) Aapp đối với nguồn xạ trị áp sát cho trước được định nghĩa là hoạt độ của nguồn điểm giả định của hạt nhân phóng xạ tương đương chưa được lọc cho cùng giá trị suất kerma không khí ở khoảng cách tham chiếu trong không khí (là 1 m) dọc đường vuông góc với nguồn Đơn vị của hoạt

độ biểu kiến (apparent activity) là becquerel (1 Bq = 1 s-1) đơn vị cũ là curie (1 Ci

= 3,7 × 1010 s-1 = 3,7 × 1010 Bq) Hoạt độ biểu kiến (apparent activity) đôi khi còn được gọi là hoạt độ tương đương (equivalent activity)

Các phép đo chính xác cường độ bức xạ ở một điểm xác định là hoàn toàn có thể, do đó suất kerma không khí tham chiếu trong không khí và cường độ kerma không khí hiện nay được khuyến cáo là đại lượng để xác định cường độ nguồn

1.2.2.2 Đặc điểm kỹ thuật của nguồn beta

Đại lượng được khyến cáo dùng để mô tả đặc điểm kỹ thuật của nguồn phát beta là suất liều hấp thụ tham chiếu trong nước ở khoảng cách tham chiếu tới nguồn Khoảng cách tham chiếu khác với khoảng cách từ nguồn này tới một nguồn khác và thường là khoảng từ 0,5 đến 2,0 mm tới nguồn

1.3.1 Thuật toán AAPM TG 43

Năm 1995 AAPM đã giới thiệu TG 43 là một phương thức tính toán để thiết lập phân bố liều 2-D xung quanh nguồn hình trụ đối xứng Đối với các nguồn như vậy liều phân bố có thể được mô tả theo hệ tọa độ cực với gốc tọa độ nằm ở tâm của nguồn Trên hình 1.1 đưa ra sơ đồ tính toán liều do nguồn hình trụ gây ra

Trong đó r là khoảng cách từ gốc tọa độ đến điểm quan tâm P và là góc hợp bởi

bán kính ⃗ và trục của nguồn Điểm P(r0, q0) là điểm tham chiếu nằm trên đường

nằm ngang phân đôi nguồn ở khoảng cách 1 cm từ gốc tọa độ (tức là tại r0 = 1 cm

và = /2)

Hình 1.1 Hình học khối được sử dụng trong tính toán liều phân bố do nguồn vỏ

r là khoảng cách (cm) từ gốc tọa độ đến điểm tham chiếu P;

là góc giữa vector bán kính r và trục dài của nguồn;

xác định mặt phẳng ngang của nguồn, = /2;

là cường độ kerma không khí của nguồn ( Gy·m2·h-1);

là hằng số suất liều trong nước;

) là hàm hình học;

g(r) là hàm liều xuyên tâm;

F(r, ) là hàm bất đẳng hướng

Hằng số suất liều được định nghĩa là suất liều trong nước tại khoảng cách 1

cm trên trục nằm ngang của nguồn trên một đơn vị cường độ kerma không khí của nguồn trong nước :

) (1.7) Đơn vị của hằng số suất liều là :

= cGy h-1 U-1 (thực tế cm-2) bao gồm các hiệu ứng cấu trúc hình học của nguồn, sự phân bố không gian của các đồng vị phóng xạ bên trong vỏ nguồn, hiệu ứng tự hấp thụ bên trong nguồn và tán xạ trong nước xung quanh nguồn (1 U = 1 µGy·m-2·h-1

= 1 cGy·cm2·h-1)

Hàm hình học ) tính toán đến sự biến đổi của liều tương đối do sự phân

bố trong không gian của hoạt độ ở trong nguồn Hàm ) giảm xuống bằng

1/r2 đối với nguồn coi như dạng điểm và bằng /(Lr sin ) đối với nguồn coi như

dạng dây với và L được định nghĩa như trong hình 1.1

Hàm liều lượng xuyên tâm g(r) tính toán đến các ảnh hưởng của sự suy giảm

và tán xạ trong nước trên mặt phẳng cắt ngang của nguồn ( = /2), không tính

toán đến sự suy giảm do yếu tố dạng hình học của nguồn là hàm G(r, ) Nó cũng

có thể ảnh hưởng do sự hấp thụ photon của vật liệu bọc nguồn

Hàm bất đẳng hướng F(r, ) tính toán đến sự bất đẳng hướng của phân bố liều

xung quanh nguồn, bao gồm ảnh hưởng của sự hấp thụ và tán xạ trong nước Hàm

F(r, ) được định nghĩa là đồng nhất trên mặt phẳng dịch chuyển, tuy nhiên giá trị

của nó ngoài mặt phẳng dịch chuyển giảm: (i) khi r giảm; (ii) khi q tiến tới 0º hoặc

180º; (iii) khi độ dày của vỏ bọc nguồn tăng; và (iv) khi năng lượng photon giảm Liều phân bố xung quanh nguồn xạ trị áp sát được tính toán giả định là chỉ

tương tác photon và bị ảnh hưởng bởi bức xạ phát ra và môi trường xung quanh Liều tại một điểm bất kỳ tới một nguồn hữu hạn duy nhất có thể được xem như là tổng liều từ nhiều nguồn điểm Khi nguồn ở trong không gian tự do, không có hiện tượng hấp thụ hoặc tán xạ, tuy nhiên, khi nguồn được đặt trong nước, sự hấp thụ và phân tán sẽ ảnh hưởng đến suất liều tại điểm bất kỳ cách xa nguồn

Vào năm 2004 AAPM đã cập nhật và sửa đổi giao thức TG 43 ban đầu để tính toán phân bố suất liều xung quanh nguồn xạ trị áp sát phát photon Giao thức (TG 43U1) đã cập nhật bao gồm việc loại bỏ hoạt độ biểu kiến để xác định cường độ nguồn và sửa đổi định nghĩa cường độ kerma không khí

Cường độ kerma không khí bây giờ được định nghĩa là suất kerma không khí

ở trong chân không ( ̇ ))vac đặc trưng cho tất cả các mức năng lượng lượng photon lớn hơn mức năng lượng giới hạn ở khoảng cách d tới tâm nguồn Khoảng

cách d có thể là một khoảng cách bất kỳ tương đối lớn so với khoảng cách tối đa từ

nguồn đến detector

Quy ước ―trong chân không‖ nghĩa là phép đo phải được chính xác đối với sự suy giảm và tán xạ của photon ở trong không khí cũng như ở trong vật liệu vỏ của nguồn và đối với sự tán xạ photon từ các vật thể gần đó chẳng hạn như tường xung quanh, sàn và trần nhà

Năng lượng giới hạn (thường tính là 5 keV) loại bỏ tất cả các mức năng lượng thấp và các photon không hữu ích làm tăng giá trị ( ̇ ))vac nhưng không đóng góp liều vào trong mô ở khoảng cách ngoài 1mm

1.3.2 Một số phương pháp tính toán khác cho nguồn điểm

Phương thức được đưa ra bởi AAPM mô tả một phương pháp chính xác để tính toán liều hấp thụ dùng cho nguồn có dạng hình học chung Phần này trình bày phương pháp tính toán liều cho nguồn điểm dựa trên kiến thức về air kerma trong không khí Có thể được sử dụng như là một phương pháp tính toán thuận tiện dùng

để kiểm tra kế hoạch điều trị Các phương pháp dựa trên air kerma, như được trình bày ở đây, đôi khi cũng được sử dụng trong các hệ thống TPS cũ

Biết được hoạt độ biểu kiến và hằng số suất air kerma, suất air kerma ở

khoảng cách d trong không khí được tính bằng phương trình (1.3) Khi biết được

suất air kerma trong không khí, bước tiếp theo là tính suất air kerma trong nước

Đối với nguồn phát photon có năng lượng bằng hoặc cao hơn 192

Ir phát ra thì

tỷ số ( ̇air)wat ( ̇air)air là hàm biến đổi chậm theo khoảng cách và có thể biểu diễn

khá chính xác bằng đa thức bậc 3 hoặc bậc 4 M(d) Do đó ta có:

( ̇air)wat = ( ̇air)air M(d) (1.8)

Hình 1.2 biểu diễn sự hiệu chỉnh hấp thụ và tán xạ đối với hai nguồn xạ trị áp sát thường được sử dụng, 192Ir và 137Cs Đường cong biểu diễn trong hình được tính toán sử dụng đa thức Meisberger

Việc này ban đầu do Meisberger thực hiện, ông giả định rằng các hệ số hiệu chỉnh đúng với khoảng cách từ 1 đến 10 cm, tuy nhiên, thực tế đã chỉ ra rằng có sự khác biệt tương đối lớn với khoảng cách khoảng trên 5 cm khi sử dụng hệ số hiệu chỉnh này đối với các phương pháp khác nhau

Hình 1.2 Hệ số hiệu chỉnh tán xạ và hấp thụ cho nguồn 192 Ir và 137 Cs

Thoạt nhìn có vẻ như hàm liều xuyên tâm g(r) như được đưa ra trong phương

thức AAPM TG 43 giống hệt với hệ số hiệu chỉnh tán xạ và hấp thụ được đưa ra

trong phương trình M(d) trong công thức (1.8) Tuy nhiên không phải vậy, không

nên kết hợp hệ số hiệu chỉnh giữa các mô hình khác nhau cho tính toán liều Hàm

g(r) được chuẩn hóa ở khoảng cách 1 cm, trong khi M(d) được chuẩn hóa ở khoảng

cách bằng không

Suất water kerma trong nước liên hệ với suất air kerma trong nước thông qua

tỉ số của hệ số truyền năng lượng khối (mass-energy transfer coefficient):

( ̇wat)wat = ( ̇air)wat ) (1.9)

Đối với hầu hết hạt nhân phóng xạ được sử dụng trong xạ trị áp sát với năng

lượng photon trên 200 keV tỷ số của hệ số truyền năng lượng khối gần như là một

hằng số và bằng 1,11 tuy nhiên đối với 125

I và 103Pd nó xấp xỉ 1,01

Cuối cùng, suất liều hấp thụ vào nước ở khoảng cách d giữa nguồn và điểm

tham chiếu được cho bởi:

̇wat = ( ̇wat)wat (1-g) (1.10) Trong đó g là thành phần bức xạ Thường bỏ qua thành phần bức xạ, bởi vì các hạt

nhân phóng xạ được sử dụng trong xạ trị áp sát rất nhỏ (nhỏ hơn 0,3%)

Phương trình (1.10) bây giờ có thể được viết đầy đủ như sau:

̇wat (d) = ( ̇air)air M(d) ) (1-g) (1.11)

Trong đó khoảng cách d bây giờ được thêm vào một cách rõ ràng

Nếu nguồn được hiệu chuẩn theo suất air kerma tham chiếu trong không khí

( ̇air (dref))air , suất kerma không khí tham chiếu trong không khí tại khoảng cách d

được cho bởi:

( ̇air (d))air = ( ̇air (dref))(dref d)2 (1.12)

Do đó suất liều có thể được tính toán sử dụng biểu thức sau :

̇wat (d) = ( ̇air (dref))airM(d) ) (1-g)(dref d)2 (1.13)

Để dễ dàng và nhanh chóng kiểm tra liều ở khoảng cách ngắn (ví dụ:1 cm) từ

một nguồn đơn khi đó có thể sử dụng giá trị gần đúng g = 0 and M(d) = 1 Suất liều tại khoảng cách 1 cm sau đó có thể xấp xỉ với ̇(d) ( ̇air (dref))air )

Lưu ý rằng nếu nguồn được xác định theo suất air kerma tham chiếu, thì không cần phải biết hằng số suất liều kerma không khí Do hằng số thứ hai thay đổi bất định do đó thông số kỹ thuật riêng của nguồn xạ trị áp sát làm giảm sự thay đổi bất định trong tính toán liều

1.3.3 Tính toán cho nguồn dạng dây

Với mục đích tính toán phân bố liều, các nguồn tuyến tính được giả định bao gồm một số nguồn điểm, mỗi nguồn điểm đóng góp vào tổng liều tại điểm quan tâm P Hai tình huống phải được xem xét: nguồn đơn giản dạng dây không có vỏ lọc và nguồn phức tạp dạng dây có vỏ lọc bên ngoài

1.3.3.1 Nguồn dạng dây không có vỏ lọc trong không khí

Suất kerma không khí trong không khí được cho bởi:

( ̇air)air =

) (1.14) trong đó :

là tổng hoạt dộ của nguồn dạng dây

L là chiều dài của nguồn dạng dây

h khoảng cách vuông góc giữa điểm P và nguồn dạng dây, góc và , như trên hình 1.1, là tích phân giới hạn Các góc phải được tính bằng radian chứ không phải theo độ

1.3.3.2 Nguồn dạng dây có vỏ lọc trong không khí

Suất kerma không khí trong không khí được cho bởi:

( ̇air)air =

(∫ ∫ ) (1.15) trong đó :

∫ là tích phân Sievert tính toán sự suy giảm của photon trong vỏ bao

bọc nguồn;

t là bề dày của vỏ bọc nguồn;

là hệ số suy giảm của photon trong vật liệu làm vỏ bao bọc nguồn như được

minh họa trong hình.1.1 Tích phân Sievert có sẵn trong các biểu mẫu được lập bảng, nhưng chúng cũng có thể được giải bằng cách sử dụng các phương pháp tính toán bằng số Đối với < 0.35 radian (20º) có thể sử dụng biểu thức gần đúng sau:

∫ (1.16)

Cần lưu ý rằng dạng giải tích, như được cho bởi tích phân Sievert, thường đánh giá thấp air kerma hoặc liều tại các điểm dọc nguồn hay liều tại điểm gần với trục của nguồn Lý do cho điều này là vì tích phân Sievert không tính toán đến nhiều tán xạ photon trong nguồn hay trong vỏ của bao bọc của nguồn Trong phương pháp tính phân sievert ,các photon phát ra từ mọi thành phần vi phân của nguồn với giả thiết là hình dạng chùm tia hẹp Một phương pháp chính xác hơn là

sử dụng kỹ thuật Monte Carlo để tính toán hiệu ứng lọc (hấp thụ)

1.3.3.3 Nguồn dạng dây có vỏ lọc bao bọc xung quanh nguồn trong nước

Suất liều tại điểm P trong nước ̇w(d, ) đối với nguồn dạng dây có vỏ bao

bọc được phát biểu như sau:

̇w(d, )=

(∫ ) ∫ ) ) ( )

) (1.17) trong đó :

) là hệ số hiệu chỉnh sự hấp thụ và tán xạ biến thiên theo độ dài nguồn

D là khoảng cách giữa điểm P và thành phần vi phân của nguồn

Tích phân của phương trình (1.17) có thể dễ dàng tính toán bằng thuật toán trên máy tính, thực hiện các phép tính bằng cách lấy tích phân trên toàn bộ thành phần vi phân của nguồn

1.4 Bệnh ung thư cổ tử cung

Cổ tử cung là phần dưới của tử cung, lộ vào trong âm đạo (hình 1.3) Cổ tử cung dài 2,5 đến 3cm và chủ yếu được cấu tạo bởi tổ chức xơ [1] Cổ tử cung chếch

ra sau và xuống dưới Phần cổ tử cung nằm trong âm đạo được gọi là cổ ngoài, có

bề mặt lồi và đường giới hạn bởi các cùng đồ trước và sau âm đạo Ở trung tâm là lỗ

cổ ngoài trên ở phụ nữ chưa sinh và có dạng miệng cá ở phụ nữ chưa sinh Phần này được chia làm môi trước và môi sau Lỗ cổ ngoài thông thương với eo tử cung qua kênh cổ tử cung Kênh này có hình bầu dục, nơi rộng nhất là 0,8 cm và có các nếp gấp niêm mạc dọc Các động mạch cổ tử cung là những nhánh của động mạch tử cung Ở cổ ngoài, các tiểu động mạch đi thẳng góc với bề mặt niêm mạc cổ tử cung

Ở cổ trong, các tiểu động mạch chạy gần song song với bề mặt Mạch limphô cổ tử cung xuất phát từ hai lớp, dưới lớp nội mạc và sâu trong mô sợi, đổ vào hai lưới limphô vùng eo tử cung và đến các hạch: hạch chậu ngoài, hạch bịt, hạch hạ vị, hạch chậu chung, hạch thiêng và hạch mặt sau bàng quang Hệ thần kinh thuộc hệ thần kinh thực vật vùng chậu, có chủ yếu ở cổ trong và phần ngoại vi sâu ở cổ ngoài [1]

Hình 1.3 Mặt cắt đứng dọc vùng tiểu khung [3]

Phân loại các ngả tử cung có 3 dạng ngả tử cung phổ biến là: Tử cung ngả trước, ngả sau và trung gian Tử cung ngả trước là tử cung nằm trong chậu hông, phần đáy quay về phía thành bụng còn phần thân đè lên bàng quang Tử cung ngả sau khác biệt hoàn toàn so với tử cung ngả trước Phần đáy tử cung quay ngược về phía sau còn phần thân lại đè lên trực tràng Tử cung trung gian hay còn gọi là tử cung bình thường là tử cung trung gian nằm ở giữa [3]

Ung thư cổ tử cung là khối u ác tính đứng hàng thứ hai sau ung thư vú, thường xảy ra ở ranh giới giữa biểu mô lát tầng và biểu mô trụ của cổ tử cung Theo số liệu của Hiệp hội phòng chống ung thư thế giới năm 2012, ung thư cổ tử cung chiếm 12% tổng số ca mới mắc ung thư ở nữ Số trường hợp tử vong do ung thư CTC chiếm 7,5% tổng số trường hợp tử vong ở nữ [1] Kết quả điều trị ung thư cổ tử cung phụ thuộc vào thời điểm chẩn đoán Nếu chẩn đoán muộn việc điều trị gặp nhiều khó khăn và kết quả điều trị thấp Các yếu tố tăng nguy cơ gây bệnh chủ yếu như: nhiễm Human Papilloma virus (HPV), Herpes virus, tuổi: từ 40 – 70, hút thuốc

lá, sinh nhiều từ 5 con trở lên, quan hệ tình dục sớm, có nhiều bạn tình, vệ sinh cá nhân kém, suy giảm hệ thống miễn dịch (như nhiễm HIV/AIDS, dùng corticoid kéo dài, hoá trị liệu ), thuốc ngừa thai dạng uống, yếu tố di truyền, tiền sử viêm nhiễm đường sinh dục nhiều lần [1]

Chỉ định điều trị ung thư CTC phụ thuộc vào giai đoạn bệnh [1]:

- Ung thư CTC giai đoạn tại chỗ (in situ): Phụ nữ trẻ có nhu cầu sinh con thực hiện khoét chóp CTC và theo dõi Các trường hợp khác: cắt tử cung toàn bộ;

- Ung thư CTC giai đoạn IA1: Phụ nữ trẻ có nhu cầu sinh con, khoét chóp CTC, kiểm tra diện cắt Nếu không còn ung thư tại diện cắt: theo dõi Nếu còn tổn thương tại diện cắt: cắt tử cung toàn bộ Các trường hợp khác: cắt tử cung toàn bộ;

- Ung thư CTC giai đoạn IA2: Bệnh nhân còn trẻ có nhu cầu sinh con: Khoét chóp CTC và vét hạch chậu 2 bên Kiểm tra mô bệnh học tại tra diện cắt và hạch chậu Không còn ung thư tại diện cắt và chưa di căn hạch: theo dõi Còn ung thư tại diện cắt: cắt tử cung toàn bộ Di căn hạch chậu: Xạ trị hệ hạch chậu Các trường hợp